农村配电网基于大规模分布式光伏电源的建设

柳德荣

摘要：分布式光伏电源在太阳能电池板的加工工艺的发展下，在全国各大行业以及地区得到了应用与发展。随着国家能源局以及国网公司对电价补贴以及对接入要求、设计规划等的明确，光伏电源的普及性建设提供了条件。在10KV等级以下的电网建设中，尤其是农村的低压电网中，对于大规模的分布式光伏电源的建设需要更加注意与配电网设计的结合，保障农村分布式光伏电源建设质量以及可靠性。

关键词：农村；配电网；分布式；光伏电源；建设

能源是人类社会发展的动力，可持续性能源的建设发展影响着人类社会的发展。随着人类对能源的开发，能源的可持续性成为人类能源建设的重点。全球能源的开发与建设也呈现出节能性、可持续性以及分布式等特点。有专家指出全球的能源消费在2030年左右达到能源消费的峰值。随着太阳能、风能以及地热能、现代生物智能等消费比重的不断增加，电力系统的建设还需要对电网长远的规划。根据探测能源储量的比较信息显示，全球各类能源的储量仅为一年以内太阳能资源的一万分之一。我国太阳能资源总储量1.47×108亿千瓦时/年，全国2/3以上的国土面积每年日照小时数都超过了2000小时，若以三峡水电站工程发电量类比，我国每年光在陆上接受的太阳能福射总量约为其几万个总和【1】。且光伏发电优点显著，如无污染、零排放；使用范围广泛，灵活性高，既可离网运行，也可以接入电网；可单独组成电网，为如偏远、分散地区供应电能；可为电力客户提升供电可靠性；距离负荷中心较近，降低电网的传输功率；降低网损，并在负荷中心建立电源支点等【1】。故而建立大规模光伏电源的配电网具有长远的价值。

1.光伏电源对配电网的影响

在各类配电网中，还存在很多无法通过技术解决的问题。二分布式电源接入的电网通过集中式以及分散式等供电方式或许成为新世纪新能源的电力系统建设的重要方向，在专业的电网领域也得到了专家学者的肯定【1】。农村低压的配电网线路发抖设备老旧，且由于农村的用户分布较为分散，尤其是原理负荷中心的用户，在节假日以及用电高峰季节，常常出现用电负荷过大而出现供电不足的现象，如低压以及过载等，严重损害了居民的正常用电。根据我国农村配电网的现实情况，光伏电源的优点有助于实现配电线路的电压提升，尤其是光伏电源接入到末端的负荷处，有助于实现末端电压的提升。除此之外，光伏电源减小配电线路的电能损耗，一方面表现在通过光伏电源的 接入提升了用電线路上的电压，在负电荷功率一定的情况下，会减小电流，从而降低线路的电能损耗，另一方面光伏电源并入网络中是向电网输送电能，如此一来电网向负载提供的功率会减小，这样减小的功率有光伏电源就地上网，就地接纳【2】。通过光伏电源的接入可以缓解用电高峰季节用电负荷过高的用电紧张现象。

国内目前在低压配电网的建设运行和维护中接入大规模光伏电源已制定了相应的可执行规范和技术标准，能有效保障电网的安全可靠运行；但在光伏电源接入较多的10kV以下电网尤其是的农村低压配电网中还缺少有这方面研究【3】。虽然广大农村地区逐渐开始重视光伏电源的发展，但光伏发电技术的发展，在缓解电力紧张的同时也需要注意并入光伏电源时会对电网产生居多不利影响，尤其是对继电保护和用户电能质量。电网的电压及保护，也会在电网的规划设计以及调控运行上产生影响。故而对于光伏电源的推广需要考虑光伏电源的特点的同时，将其与配电网的相互作用纳入到设计考虑之中，通过对电网设计的优化科学的制定分布式光伏电源的建设方案，更好的将光伏电源接入到电网当中。

2.光伏电源对配电系统影响作用

光伏电源的接入是通过逆变器来实现的，但是也可能会给配电网带来一些列的问题如线路电能损耗、电压波动、谐波污染、系统可靠性不足等问题。配电网的结构常常呈放射状，当光伏电源并入当配电网终会产生电压升高，且并入的功率越大，电压抬升的就越高，当光伏电源线路接入的越长，阻抗越大，电压提升的也越高。除此之外，光伏电源的并入地点需要选择光照强度以及市场的需求地点进行抉择，而很少顾及配电网本身的负荷分布情况进行选择。这样依赖，当光伏电源介入是，电流的系统潮流不会和传统配电系统一样通过单向昂的电源流向负荷，而是会在负荷较轻的情况下产生转向负荷的流向。

3.农村大规模光伏电源建设注意问题

由于光伏电源在能源的可持续性上存在有时以及在并网的运行中独立运行的光伏发电系统对减少程本，提高独立运行的电网储能方面，随着光伏电源在对电能使用的负荷分布上的需求性建设，农村实现大规模的光伏电源建设提供了必要的条件。

但是仍然在建设过程中需要注意根据国表及国家电网公司的企业标准对低压电网供电电压偏差的具体要求，当接入光伏电源后，会对低压电网电压有一定的拉升作用，并且允许某一节点电压超出规定范围；光伏电源接入电网后，原有的低压单电源网络变成多电源网络，网络中故障电流由单项变成多向【4】。随着光伏电源许多优势，许许多多以光伏电源为主的可再生能源项目申请获得相关部门批准。通过将配电网中接入大量分布式光伏电源，虽然能有效地缓解我国的能源需求和用电紧张局面，但是如同硬币的两面一样，光伏电源会对传统电网的电压合格率、稳定性、供电可靠性、电能质量、继电保护等等方面造成一定影响。因此，需要在光伏电源建设中保证接纳了分布式光伏电源后的电网能继续安全稳定运行。

3.1农村光伏电网应用的条件

中国目前拥有50万千瓦的太阳能发电装机容量，太阳能产业已经具备了良好的基础，截止到14年12月份，全国光伏电源总容量为2652万千瓦，光伏电池组件总产量达到了万千瓦级别，高达3300万千瓦。在利用太阳能发电作为偏远地区和特殊用途的电源的基础上，也有很多住宅屋顶光伏发电系统的并网示范，这些都为大规模光伏发电的发展提供强有力的技术基础【5】。

大规模光伏电源接入配电网络中需要对线路的损耗电能进行计算，发电厂的点亮通过阐述线路的输送所损耗的电能这个损耗程度的大小反映了电网设计的合理性以及电网的运行是否满足经济性需求，通常电网公司也将这个损耗的程度作为评价技术的重要指标。根据电力系统提供的负荷电能，岁电力传输过程中的参数进行分析，通过将电路的阻抗以及对分布电容的忽略没建立与电力传输线路同等的线路，将电能经过的网络原件纳入到模型当中，考虑电压的相量差。

通过规划负荷分布、光伏电源接入点等起到光伏电源应有的功能。

3.2光伏电源对配电网的作用

光伏电源的接入会使配电网保护性的灵敏度下降，甚至会产生拒动，因为光伏电源会引起本线路保护的误动；在电网的规划上，虽然光伏电源可以减少电能损耗，但是如果分布式电源的容量以及位置不匹配就会起到相反的作用，甚至还会出现某些地点出现过电压的现象影响电网正常运行。因此为了防止上述情况的出现，需要对电网的电源位置以及设备的类型进行规定和计算。

参考文献：

[1]赵杉. 接纳大规模分布式光伏电源的农村配电网建设研究[D]. 山东大学，2015.7.