整县屋顶分布式光伏接入影响分析

黄立飞，王喜梅，薛 原

（国网青海西宁供电公司，青海 西宁 810003）

国家能源局下发了《国家能源局综合司关于公布整县（市、区）屋顶分布式光伏开发试点名单的通知》[1]，确定了西宁城东、城中、城北、湟中、湟源五区县为屋顶分布式光伏开发试点名单。西宁地区自2015 年1 月首户分布式光伏正式接入，发展迅速，光伏装接容量已达到140.51 MW。开展分布式电源接入影响分析，为后续指导各区县屋顶分布式光伏有序开发、电网运行策略等方面提供数据支撑。

1 消纳能力测算

依据《2021年青海省新能源开发建设方案》的要求，各试点区县按照党政机关建筑、公共建筑、工商业厂房、农村居民屋顶安装光伏发电比例分别达到50%、40%、30%、20%的开发强度进行建设，西宁五区县的并网规模将达到1259 MW。西宁是青海省的负荷中心，2021年最大负荷为6580 MW，占全省的59%，具备较强的消纳能力。对110 kV主变容量及10 kV线路的消纳能力进行分层分级分析。

1.1 主变容量测算

当前国家能源局及国家电网有限公司对于配电网分布式光伏承载能力分析计算具有明确指导意见的文件有两个，分别为《分布式电源接入电网承载能力评估导则》[2]以及国家电网办〔2021〕564号文，两个文件中均要求分布式电源不能向220 kV及以上电网反送电。西宁电网电压等级序列为750/330/110/35/10，无220 kV电网，因此要求不能向330 kV电网进行反送电，西宁地区330 kV变电站为110 kV大用户直供电，负荷均很大，满足分布式电源消纳的要求。下面对110 kV公网变压器的消纳能力进行分析。

考虑到主变须满足“N-1”要求，同时对分布式电源最大消纳，抽取主变最小负荷，两者进行叠加，计算得出110 kV主变的消纳能力。通过计算可以看出，湟源县110 kV主变容量不具备全额消纳的能力，须有序引导分布式光伏并网，其余四区县110 kV主变容量暂时满足要求，如表1所示。

表1 110 kV主变消纳能力分析

1.2 线路测算

依据《分布式电源接入电网承载力评估导则》的规定，结合西宁电网运行的实际情况，考虑到10 kV线路须满足“N-1”的要求，即线路负载率不超过50%。计算出线路的反向负载率，具体划分原则如表2所示。绿色推荐接入的线路有775条，黄色经评估论证后接入的线路有19条，黄色线路城区主要是光伏电站上网，县域主要是小水电上网，西宁电网的10 kV 线路整体容量较为充裕，在实际并网过程中，须进行具体分析，如表3所示。

表2 10 kV线路评估等级划分依据

表3 10 kV线路评估结果

2 电压影响分析

西宁电网中T 接接入的分布式光伏电站较多，仅木能达光伏电站为专线接入，木能达电站装机容量为10 MW，采用创七路专线接入创业变10 kV 母线，创七路导线型号为LGJ185，夏季最大出力可达到9 MW，冬季最大出力为7 MW。对光伏接入的电压影响进行分析，电厂出力对系统电压影响的计算结果如图1 所示，可以看出光伏电站在发电及停电检修两种情况下对系统侧电压影响较小。

进一步对电厂及上网变电站的电压进行计算分析，计算结果如图2和图3所示。可以看出，在日间光伏电站出力时，木能达电站侧电压有所抬升，最大抬升电压0.22 kV，与理论计算结果Un一致。

图2 木能达电站两侧电压

图3 理论计算结果

因此分布式电源电站对系统侧电压影响较少，对电站侧电压有所抬升，在实际运行过程中，系统侧的电压调节可以通过投切电容器组、调整主变压器分接头方式进行控制。

3 短路电流影响分析

采用PSASP软件计算分析分布式电源接入对系统短路电流的影响，由于分布式光伏电站不具备无功出力及电压调节的能力，因此按P-Q模型进行建模，单回装机容量为3 MW。选取城东地区的110 kV博文变为案例进行分析，博文变的主变容量为2 台50 MVA，10 kV最终的计算规模32回。博文变10 kV母线遮断容量为31.5 kA，两台主变分列运行时，10 kV母线短路电流为18 kA，计算结果如表4所示。随着新能源并网规模的增大，将助增短路电流，预期按最终规模接入时，短路电流将达到27 kA，满足遮断容量的要求。但当两台主变并列运行时，10 kV母线短路电流将达到30 kA，叠加光伏的接入将导致短路电流超标，因此在调整主变运行方式时，须控制两台主变10 kV 合环时间。在大规模新能源接入同一变电站时，进行短路电流校核，确保电网安全稳定，如表4所示。

表4 短路电流计算结果分析

4 结束语

西宁地区的分布式电源整体承载能力较强，但通过110 kV 主变容量的消纳能力和10 kV 分线路消纳能力对比分析，一是看出存在整体与局部不适应，在今后分布式光伏接入中，要加强电网不同电压等级的衔接性。二是存在个别区县分布式接入的消纳能力达不到能源局要求的状况，在今后的电网规划建设中，要通过改变网络结构增强消纳能力。通过电压及短路电流影响分析，仅在主变并列运行时将出现短路电流超过开关遮断容量的情况，须控制合环时间。