中低压配网接入分布式光伏开放容量研究

李飞 陈时飞

摘 要： 2016年9月10日，浙江省政府发布了《关于加快浙江省百万家庭屋顶光伏工程建设的实施意见》，目标到2020年全省建设家庭屋顶光伏100万户，总装机规模300万千瓦，其中，杭州地区的指标为10.5万户，占全市10%左右。光伏发电对公司运营和十三五电网规划的影响，地方政策与电网建设相互影响有多少尚不清楚。

关键词： 分布式光伏；接入

1. 背景介绍

为了降低对化石能源的依赖、实现节能减排、大幅降低二氧化碳排放，很多国家积极开发光伏发电。在过去数年中，随着光伏发电大规模的使用，其成本已大幅下降，但仍然高于常规电源的发电成本。

根据浙江省政府的规划，到2015年底，浙江省計划建成2500兆瓦光伏发电。杭州市政府计划到2015年实现总装机容量550兆瓦（占全省的四分之一）。

大规模分布式光伏发电接入对电网规划、建设和安全稳定运行等方面将产生深远影响。大量光伏发电接入将对电网规划、检修和运行提出了新的要求。如何提高在光伏发电接入后电网的技术管理水平是急需解决的新问题。

对光伏发电发展的内在规律和光伏发电各电压等级可开放的容量，国内还没有系统的研究。光伏发电的发展完全取决于政府的政策和客户的决策。光伏发电的电网各电压等级可开放容量的研究也仅局限在对单个变电站和单条线路的分析，对整个电网缺乏研究。

2. 本文主要研究内容

本课题的主要目的和研究内容：为了解决新形势下面到的问题，围绕服务新能源发展，积极规划以“分布式光伏各电压等级接入可开放的容量“为工作中心，重点开展了以下几个方面的工作：

第一、结合地区的特点和资源情况，分析适合再生能源发展和建设的区域和潜力。对光伏发展规律、影响因素进行深入关联性分析。

第二、利用电网量化分析模型，量化分析各电压等级可开放容量研究。指出电网光伏发电可开放容量的薄弱环节，并提出相应的解决建议。

第三、提出基于可开放容量分析的分布式光伏接入系统的管理流程，更好的服务新能源发展，提高电网接入和电网发展技术水平。

3. 电网各电压等级光伏最大可开放容量

3.1 思路—量化分析准则

电网各电压等级光伏最大可开放容量分析以电网的安全、稳定、可靠准则为基础，考虑光伏接入准则，对电网潮流、短路电流、安全稳定和可靠性，包括各线路和主变的潮流变化、电压质量检验，短路电流分析，考虑光伏骤变情况下，电网运行的系统备用和频率稳定等。

3.2 相关原则

近几年来，国家电网和浙江省在短期内颁发了一些光伏接入电网规定，对光伏的接入容量做出限制。主要方法是容载比法和最大输送容量法：

Q/GDW617-2011国家“光伏电站接入电网技术规定”，4.3条接入容量规定：小型光伏电站总容量不能超过上一级变压器供电区域内最大负荷的25%或上级变电站最小单台主变容量的15%，或者如果光伏电站以T接入方式接入公用线路，其按照总容量应不大于该线路最大输送容量的15%到30%。

Q/GDW480-2010：国家“分布式电源接入电网技术规定”，第4条规定，分布式电源总容量原则上不宜超过上一级变压器供电区域内最大负荷的25%。

浙江省电力公司光伏电站接入电网技术应用细则（试行）2009年版本：4.4条规定，光伏电站总容量应控制在上一级变电站最小单台主变容量的15%，光伏电站T接入10千伏公用线路，其按照总容量应控制在该线路最大输送容量的15%以内。

3.3 本文模型建立

本文综合以上结论，考虑在以下多重约束条件下构建模型，1）各主变最大负载能力；2）各线路最大负载能力；3）各节点电压在规定的最大和最小值范围内；4）各节点短路电流不超过规定的最大值；5）变电站内最大潮流转移能力

3.4 低压模型及案例

低压光伏发电接入：目前最多的是单相接入方式。低压配电网光伏接入最大的约束条件：电压质量，即电压升高和三相不平衡。设定电压偏差最大为5%，负序电压不平衡度最大为4%。

低压线路最大负载率：在24%的光伏接入情况下，在最大和最小负荷情况下，380伏低压电网的线路负载率均满足约束条件。

低压短路电流和保护：分布式光伏经过逆变器。通常来说，短路电流一般不超过正常运行电流的1.5倍，因此，短路电流增加不多。

同样，限制可开放容量的最大约束还在于电压升，即电压质量问题。光伏系统在电网中的接入点，即光伏接入点与配变的距离。在此情况下，约束电网光伏开发容量的不是三相不平衡，而是电压升，即电压质量问题。

总的来说，低压树干型配电网光伏可开放容量分析建议不超过20%最大负荷。当光伏接入超过20%的时候，建议进行具体的接入分析。

低压放射型配电网光伏可开放容量分析建议不超过30%最大负荷。

3.5 中压模型及案例

不同的运行方式和负荷水平下，系统的特性有所差异，潮流的分布和大小，短路容量等也有所差异。电能质量中的电压偏差、谐波等指标和网损及保护等方面都与系统的运行方式和负荷有直接的联系。

另外，分布式光伏发电不同的接入位置对电网的消纳能力也有不同的影响，因此，分析电网光伏的消纳能力，光伏的位置也很重要。

针对不同的导线截面和各个分区的典型接线模式，进行潮流计算，模拟得出电网最大可开放容量跟线路的长度、导线类型、光伏接入的地点紧密相关。总结来说，典型曲线如下：

4 结论

考虑到模型的精度和10千伏和低压电网的结构可能跟典型网架结构有所偏差，在检验光伏接入时，可以考虑一定的裕度，比如20%。根据德国的光伏发展的情况，尤其是自发自用模式，50%的光伏将接入低压电网，40%左右会接入中压电网，10%左右光伏容量110千伏或35千伏变电站的10千伏母线。同时，兼顾各线路的均衡开放，安排好自发自用模式，有序开放和接入各个电压等级分配。

参考文献

[1]李雷等. 我国光伏产业现状与可持续发展策略研究，《中外能源》，2012年20期.

[2]付兵彬等. 光伏并网发电系统仿真模型的参数辨识，《电力系统及其自动化学报》，2013年05期.