分布式光伏电源接入电网安全管理实践与研究

马毅

【摘  要】光伏电源近年来在我国得到了广泛应用，分布式光伏电源再接入低压配电网后，需要对电网的安全进行严格管理。本文以分布式光伏电源并网的原理为基础，对于分布式光伏电源进入电网后的电网安全运行，维修检测等影响进行研究。并且提出了对于分布式光伏电源进入低压配电网安全管理的措施，通过这些措施，可以在推广分布式光伏电源使用的同时，有效促进电网的安全管理。

【关键词】分布式光伏电源;低压;安全管理;配电网

前言

近年来，我国分布式光伏电源产业随着科学技术的进步也随之快速发展。目前我国大量分布式光伏电源并网，通过这种方式，使传统的辐射式的单端网络成为多端网络。通过连接用户与电源终端，电力不再是单向的从变电站母线流向个符合，因此在计划停电检修区域会存在孤岛现象。而由于分布式光伏电源的运行，会造成反送电，对于配电网的安全管理带来了难度。并且，分布式光伏电源在接入低压配电网时，对于配电网的电流质量，设备保护，以及系统稳定等都会产生很大影响。

一、分布式光伏电源的原理

分布式光伏电源并网包括直流源，直流配电单元，并网逆变器，交流配电单元等设备。由于太阳照射会产生太阳辐射，在太阳辐射的照射下，光伏发电电池自动将这种能量转化成电能输出通过直流汇流机箱送入配电柜，最后通过并网逆变器，将电力通过电网进行适当调节。在分布式光伏电源的系统中，逆变器是光伏大点的主要元件，其作用是调整电源，将直流电变换成交流电[1]。在实际的运用时，逆变器还可以最大程度的保障系统正常运行，发挥电池性能。具有防止自动运行和停机功能等优势，同时还可以最大功率跟踪控制功能。

二、分布式光伏电源并网安全风险分析

（一）对于配电网运维检修的影响

在分布式光伏电源并网后，可能会由于部分区域检修，造成反送电现象。这种现象的发生会严重危害到维修人员的安全，并且给检修带来极大的影响。经过实际调查得知，理论上来讲，逆变器在接入电源系统后，会由于电源与符合不匹配，在公共电网断电后，逆变器会防止孤岛运行。但是在实际运行时，用户并网逆变器由于根据实际情况不同，部分逆变器并不能成为反送电的唯一设备。一方面来讲，可能会成为孤岛运行的监测盲区，例如当用户符合主要由分布式光伏电源供给，或者调解符合的功能设置过强，导致孤岛前后的电压变化过小，达不到保护定值，无法进入孤岛运行的保护模式。另一方面，分布式光伏电源并网逆变器由于属于用户个人财产，用户根据自身实际情况选择不同的逆变器，由于用户对电学知识不够了解，可能会购买到质量不合格的假冒伪劣产品。导致逆变器对于孤岛运行不起到任何作用，带来一定影响[2]。

（二）对于电网控制和安全运行的影响

由于分布式光伏电源对于太阳的日照程度有较高要求，而太阳的日照程度不能被人为控制，并且功率波动等需要系统备用，因此使配电网的电压调节和保护配合更加复杂。由于分布式光伏电源具有随机性和波动性，受到不可抗力因素影响。如日照强度，日照时间等，因此可能会使配电设备的使用率有一定浮动。由于部分地区根据建设成本，对于小型分布式光伏电源没有配置储能装置，使其不能够提供持续稳定的电能供应，经常会由于日照不足影响电源的正常运行。因此配电网需要为其提供足够的备用容量，分布式电源接入的配电变压器和上级线路的负载率将受到影响，配电设备的利用率将会有所下降。由于采用低压分散方式并网的分布式光伏电源，容量较小，机组短路电流也较小，并接入配电变压器低压侧。因此配电网自动重合可能会产生一定威胁，例如非同期重合，故障点电弧重燃等[3]。

（三）对网损的影响

为了尽量考虑多种情况，本文仍选取几个具有代表性的节点进行试验，选取 1 个首端节点，1个中部普通节点，1 个大负荷节点，1 个末端节点，作为此次的测试节点。通过潮流计算可以得到配电网的总负荷为 P= 0.4140399 MW，Q =0.01463 MW。光伏渗透率分别取 60%，80%，100%，120%，140%，可得到不同的光伏接入容量。根据不同节点时不同光伏渗透率条件下的潮流计算，便可得到相应情况下的网损。

对配电网调度管理的影响

现有的分布式光伏电源自动化程度不高，参与电压、频率调节的能力不足。而且分布式光伏的显著特点之一就是不可调度，要想实现其调度功能，通常需要加入一定的储能设备，以实现其可控性。此外，分布式光伏电源的投资主体多，水平参差不齐，并网方式相差很大，会给配电网的运行调度和监管带来很大的难题。

三、分布式光伏电源并网安全管理措施

（一）出台标准制度

我国目前对于光伏发电建设的安全管理并没有完善的制度规范，在我国光伏电源建设行业快速发展的同时，应该对于安全管理建设出系统化的标准体系。当前我国国家电网公司积极推进分布式光伏電源的技术创新与进步，并且参加了国标，行标的编写与修订工作。即使如此，我国目前分布式光伏电源的安全管理制度仍不够完善，需要出台更加严格的标准进行规范。

（二）严格把关并网设备

随着我国科学技术的快速进步，目前我国在光伏电源并网模式下的安全管理制度应有所提高，首先应该严格把关并网设备。对于并网逆变器进行严格的测试把关，保证逆变器的生产必须由具有相关资质的大型企业进行生产，同时要规范并网接口功能，防止“反送电”情况的发生。同时也要进行对于反“孤岛”运行的安全防护，对其进行高度重视。由于反送电对于光伏电源接入配电网的施工会造成极大危险，因此要确保逆变器对于“孤岛”的检测功能足够完善，实验合格，满足技术要求[4]。今后要进步一考虑提升低压并网点开端设备的标准，保证设备的安全与正常运行。

（三）对施工安全进行把关

在进行施工与维修时要注意施工人员的人身安全。在维修时要保证维修前进行断电，并进行验电，保证作业地点电源断开状态，方可正常进行工作。同时在进行作业时，要保障做好安全防护措施。并且要对现场的设备进行处理，例如停电，验电，接地等技术措施，确保隔离。

结论

本文首先分析了分布式光伏电源的原理，其次分析关服电源接入低压配电网的安全风险，其次提出了相应的安全管理措施。通过制定完善的制度，严格把关并网设备，严格把关施工安全这几方面，提升安全管理水平。通过这些建议，希望对今后的分布式光伏电源并网以及维修安全起到积极作用，促进我国分布式光伏电源的发展与推广。

参考文献：

[1]刘生琳，肖建军.分布式光伏电源接入低压配电网安全管理措施的探讨[J].中国电业，2017，12（9）：70-71.

[2]陆伟宏，葛乃成，聂宇本，等.分布式光伏电源接入电网安全管理实践与研究[J].南方能源建设，2016，13（b12）：186-189.

[3]程孟增，张明理，梁毅，等.电压约束条件下分布式光伏接入低压配电网特性研究[J].电气应用，2018，15（1）：28-35.

[4]钟成元，陈祥平，方勤，等.分布式光伏电源接入对中压配网运维检修安全生产作业的影响探讨[J].电力与能源，2017，16（5）：648-652.

（作者单位：国网太原供电公司）