典型分布式光伏发电工程电力系统接入的优化设计

龚佑橙

【摘 要】能源短缺及环境污染问题目前已经成为困扰世界各国的两大问题，为了解决上述两大问题，各国纷纷开始发展太阳能。作为取之不尽，用之不竭的新型清洁能源，太阳能的开发有效缓解了日益严峻的环境形势。作为太阳能资源最为有效的利用途径，光伏发电产业在国家扶持下蓬勃发展，光伏发电并网项目数量也随之增长，以目前趋势来看，未来光伏发电并网项目必然会成为光伏发电主流。但是，即使并网发电优点极多，分布式光伏发电接入电网系统后，对的电压、电能质量、继电保护、调度自动化等方面产生的影响也是不容忽视的。

【关键词】分布式光伏发电;电力系统接入;优化设计;

引言

分布式光伏发电是太阳能最有效的一种利用方式，相较于传统发电方式，分布式光伏发电具有体积小、操作简单、在投入使用之后对环境的影响极小，最重要的是它可以完美摆脱地形的限制，在用户附近设置电源，然后通过特定方式为用户提供电能。目前我国加大了对太阳能、水能资源的开发，相较于必须依托特定地形的水能资源，太阳能在同样具有环保属性及可无限利用特性的同时，其辐射范围大大高于水能资源，经由分布式光伏发电方式，可以极大地提升太阳能资源的利用率。作为一种将发电环节与利用环节有效结合起来的方法，分布式光伏发电在为用户提供优质的电力管理服务的同时，其可靠性也是优势之一，它可以满足一些特殊地区或企业的用电需求。

1.实例分析

当前阶段，我国分布式光伏发电工程的研究与建设中，经常将发电系统与企业配电网分割开来，导致光伏发电系统与企业电网之间无法形成緊密联系，光伏发电工程经济效益无法达到预期效果。为了更好的对分布式光伏发电工程电力系统接入工作进行分析，我们以某工厂分布式光伏发电接入工作为例。该工厂采用10kV供电系统，目前10kV开闭所没有设置母联，只有三条独立母线。Ⅰ段母线配备15台配电设备为四个车间供电，电源引自上级电站1F71。Ⅰ段母线结构图如图1所示，其他两段母线结构与之类似。Ⅱ段母线配置14台配电设备，负责6个车间的供电工作，其电源引自上层电站1F74。Ⅲ段母线配置13台配电装置，负责两个车间以及高压制冷机的供电。其中高压制冷总柜每年仅在夏季使用，是典型的季节性负荷。表1为三段母线负荷数据。由于配电网在设计阶段考虑的是满负荷生产情况，因此在实际运行中，运行负荷应达不到表1所示数据。

2.发电系统容量与功率估算

参照当地厂区光伏面积以及规划方案，该厂拟建总容量为10MWp的发电系统，共九个发电单位;每个单位光伏阵列安装光伏组件约1.11MWp，配置一台1MW集中式逆变机房以一台箱式升压变压器。

1000W/m2为超过光伏组件标准测试容量以上的太阳辐射强度，以当地实际情况来看，太阳辐射强度超出组件容量的概率极小，光伏发电系统输出功率出现超发、满发的情况的概率也极少，即使出现上述情况，分布式光伏发电系统转换率约为80%，以此计算，整个系统输出功率为8MW左右，分摊到每个单元上，最大输出功率越为880kW。

3.接入优化方案

根据该厂规划的方案，发电系统容量将达到10MWP，根据相关规定，该厂在建设光伏发电系统时应采用10kV电压等级接入企业电网，并网点数量应在两个以上，确保6MW是单个并网点光伏组件容量的上限。以该厂实际情况来看，三段独立母线可以设置33个并网点，完全符合相关要求，并且存在两种接入方案。在所有方案中必须要遵守的三个条件：1、注重电网可靠性，必须彻底消除保护以及调度系统修改并网点设备参数的情况发生，保证并网点设备容量固定;2、增加并网点数量，在规划方案时，相关人员应该把负荷波动、特殊情况停工等情况考虑进去，通过增加并网点数目，达到在少量不停用负荷中得到最大程度的消纳;3、最大程度地减少余电上网情况，在设计接入方案时，应充分考虑企业生产实际情况以及用能特征，尽量确保光伏发电能够被生产负荷最大程度的消纳。表2为该厂两种接入方案的对比数据。

鉴于Ⅲ段母线是典型的季节性负荷，如果采用方案1，高达72.69%的变化比会导致Ⅲ段母线在负荷停用时段，一半以上的电量不能被消纳，不符合上述三个要求。而方案2可以对并网点设备容量进行调控，确保各网点在理论上可以做到完全自发自用。通过对比方案2明显优于方案1。

通过数据对比，该厂选择方案2提供的数据进行建设，根据国家电网公司发布的参考方案，该厂分布式光伏发电工程接入方案。

结语

根据该厂分布式光伏发电工程接入设计，我们可以得出光伏发电工程接入设计优化的思路，一是要注重生产负荷消纳特性，优化光伏发电系统并网点数量、容量的配置，确保光伏发电可以被最大程度消纳，间接达到提高经济效益的目的;而是要将光伏发电系统与企业电网视为一个整体，全面的考虑无功平衡问题。通过分析本案例，得出几个优化设计的思路，希望对相似工程提供有效的参考方案。

参考文献：

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[2] 张勇成，田介花.分布式光伏发电系统优化设计探讨[J].太阳能，2017，13（8）：25-27.

[3] 李升，姜程程，赵之瑜，等.分布式光伏电站接入低压配电网系统暂态电压稳定性研究[J].电力系统保护与控制，2017（8）.

（作者单位：国网湖南省电力有限公司常德供电分公司）