变电站接入系统设计

王天祎

国网山东省电力公司经济技术研究院 山东济南 250000

并网型分布式光伏电站一般是指将太阳能组件产生的直流电经过并网逆变器转换成符合公共电网要求的交流电后直接接入公共电网的光伏发电系统。并网型分布式光伏电站主要由太阳能电池组件、并网逆变器和监控系统三大部分组成。

1 电站并网接入对电网的影响

1.1 电能质量问题

光伏电站通过逆变器并网，易产生谐波、三相电流不平衡；光伏电站输出功率的随机性易造成电网电压波动、闪变；光伏电站在用户侧接入电网，电能质量问题直接影响用户的电器设备安全。

1.2 电网调度与经济运行问题

太阳能资源具有间歇性、周期性、波动性等特点。当光伏发电在电源中的比例不断增大的时候，对电网调峰的影响将愈加显著。

1.3 配电网的运行控制问题

光伏电源接入配电网，使配电系统从放射状结构变为多电源结构，潮流和短路电流大小、流向及分布特性均发生改变，原有的调压方案不能满足接入光伏电源后的配电网电压调节要求。因此必须评估光伏电源对配电网电压的影响，研究新的调压策略。在线路发生故障后，继电保护及重合闸的动作行为都会受到光伏电源的影响，对基于断路器的三段式电流保护的影响最为显著，可能导致本线路保护的灵敏度降低及拒动，本线路保护误动，相邻线路的瞬时速断保护误动并失去选择性，重合闸不成功等。光伏电源与系统电源脱离后，还存在孤岛运行引起的威胁线路维护人员人身安全、孤岛内部的保护装置无法协调等问题[1]。

2 光伏电站接入电网系统设计

2.1 工程概况

本文以襄阳小汉口建材商贸城1.537MW分布式屋顶光伏发电项目接入系统为例，对并网型分布式光伏电站接入电网系统设计进行介绍。该光伏发电系统安装在小汉口建材商贸城楼顶上，采用光伏组件与建筑屋面结合的方式，利用的屋顶面积有28120m2，安装23661块标准功率为65W的薄膜光伏组件，根据业主申报自发自用、余电上网，所发电能主要供给商贸区用户用电。该项目根据地理位置和屋顶光伏组件配置情况，共23组光伏阵列3个发电单元接入，光伏电站总容量约为1.538MW。

2.2 周边变电站分析

依据适宜的接入电压等级，结合本期及终期的规划规模，有针对性的选取周边变电站分析，一般2-4个变电站为宜。在具体描述应，应明确以下几个关键要素，包括光伏接入的路径及变电站本身分析。关于路径长度，应注意两点，包括路径的可行性；线路路径不宜过长，一般控制在20公里以内。关于变电站，应明确该变电站地理位置，以及与光伏的相对位置；变电站的容量、变压器变比、母线接线形式、进出线规模、间隔利用情况，如果扩建间隔是否具备扩建条件、变电站负荷情况等。

2.3 一次接入系统方案项

目业主用电属于非工业用电，由西关110kV变电站以10kV电压，经10kV光西六回122号杆T接，向用电人供电。用电人共有1个受电点，总用电容量为315kVA，使用1台315kVA变压器。10kV光西六回线在122号杆T接，经截面积50mm2的YJV22型三芯电缆进线至该商贸区配电室的10kV高压计量柜，经高压计量柜到315kVA变压器。根据地理位置和屋顶光伏组件配置情况，该光伏电站接入电网系统方案示意图如图1所示。（1）新增3台500kW逆变器、1台1000kVA双分裂变压器、1台500kVA变压器、1台电缆分接箱、1台环网柜。（2）其中2个发电单元分别以截面积240mm2的阻燃型1kV电缆接入1000kVA双分裂变压器低压侧绕组；另外1个发电单元以截面积240mm2的阻燃型1kV电缆接入500kVA变压器低压侧。两路发电单元经电缆分接箱汇集电能后，以一路10kV线路经环网柜接入用户配电房10kV高压母线。

2.4 系统调度自动化

根据《国家电网公司关于印发〈分布式电源接入配电网设计规范>等4项标准的通知》（国家电网企管［2014］365号）规定，以35kV/10kV电压等级接入的分布式电源，纳入地市供电公司或县供电公司调控中心调度运行管理。该方案以10kV电压等级接入，按规定纳入宜城市调控中心调度运行管理，上传信息包括并网设备状态、并网点电压、电流、有功功率、无功功率和发电能量，调控中心实时监视运行情况。具体配置及要求如下。

远动系统。以35kV/10kV电压等级接入的分布式电源本体远动系统功能宜由本体监控系统集成，本体监控系统具备信息远传功能。本体不具备条件时，应独立配置远方终端，采集相关信息。电能量计量。由于该光伏电站采用余电上网运营模式，故除单独设置并网电能表外，还应设置关口计量电能表。安装位置。并网电能表设置在并网点（并网断路器的发电侧），用于计量光伏电站总发电能量，且能实现计量信息上传。该工程有1个并网点，设置在新增变压器高压侧；关口计量电能表设在产权分界点，用和三相电流不平衡监测功能，配有标准通信接口，具备本地通信和通过电能信息采集终端远程通信的功能。计量表采集信息应分别接入电网管理部门和光伏发电管理部门（政府部门或政府指定部门）电能信息采集系统，作为电能量计量和电价补贴依据[2]。

2.5 功率控制和电压调节

有功功率控制。根据Q/GDW617-2011《光伏电站接入电网技术规定》6.1规定，该光伏电站属于中型光伏电站，应具备有功功率调节能力，能够根据电网调度部门指令控制其有功功率的输出。国产并网逆变器一般具有控制调节有功功率的功能，用户可以不用另外配置。

无功电压控制。根据Q/GDW617-2011《光伏电站接入电网技术规定》6.2规定，该光伏电站需结合电网实际情况配置无功调节装置。国产并网逆变器一般具有无功补偿功能，光伏电站宜充分利用逆变器的无功调节能力进行无功功率和电压调节。

3 结语

光伏作为一种大自然赋予的清洁能源，其绿色、安全、零污染的特点，对于改善人类用能方式具有极其重要的价值。更好的促进并制定科学、规范的光伏并网规划研究，做好电网与新能源的统筹协调发展。