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摘要:随着我国经济发展水平的提升,人们对电能的需求不断增加。分布式光伏发电系统的应用,可以有效的节约能源,满足人们的用电需求。为提升点了运行的效率和质量,需要对分布式光伏发电的电网接入进行优化设计,提升电网运行的稳定性和安全性。
关键词:分布式光伏发电系统;接入电网;设计要求
引言
随着社会主义经济与信息化技术的迅猛发展,我国出现了较为严重的能源危机,可再能源发展成为当前阶段的主流发展趋势,而光伏发电就属于其中的一种。以下主要介绍了分布式光伏发电的基本特征,并同时对光伏发电的接入对电网产生的影响进行的简单分析,并同时为大量分布式光伏发电接入电网提供了一定的理论技术支持,从而可以将光伏电源对电网的影响降低到最小。
1分布式光伏发电概述
分布式光伏发电特指在用户场地附近建设,运行方式以用户侧自发自用、多余电量上网,且在配电系统平衡调节为特征的光伏发电设施。分布式光伏发电遵循因地制宜、清洁高效、分散布局、就近利用的原则,充分利用当地太阳能资源,替代和减少化石能源消费。从内部构造的角度来看,如今的分布式光伏发电特指采用光伏组件,将太阳能直接转换为电能的分布式发电系统。它是一种新型的、具有广阔发展前景的发电和能源综合利用方式,它倡导就近发电,就近并网,就近转换,就近使用的原则,不仅能够有效提高同等规模光伏电站的发电量,同时还有效解决了电力在升压及长途运输中的损耗问题。目前应用最为广泛的分布式光伏发电系统,是建在城市建筑物屋顶的光伏发电项目。该类项目必须接入公共电网,与公共电网一起为附近的用户供电。
2分布式光伏发电对配电网安全的影响
2.1对配电网运行安全的影响
(1)继电保护的影响。第一,当配电网发生故障时,分布式光伏发电电源也会产生故障电流,这就不好判断故障发生在哪,就不能及时的保护路线,可能导致保护误动或者拒动;第二,影响熔断保护,熔断器就不能有选择性地仅仅断开故障电路;第三,减小距离保护的范围,分布式光伏电网的并入使得线路多了一个分支,分散了距离保护的方向性。(2)配电网电能质量的影响。第一,不可避免的谐波电流会导致系统电压的畸变,并且分布式光伏发电系统的电抗与配电网的电容容易产生谐振,放大谐波畸变;第二,分布式光伏发电能源来自于太阳辐射、环境温度等,而不稳定的天气状况会影响输出电能的稳定性,电压的波动容易产生闪变。
2.2对电流保护的影响
在分布式电网中,光伏系统处于保护电路的下游,而产生故障的短路点处于保护电路的上游,这时光伏系统会对电流的保护产生影响,会导致短路点出现较大的短路电流,从而使得出现保护无动作,引起系统跳闸的问题。
2.3对逆变器的影响
逆变器运用了许多电力电子元件,而且在逆变器将直流转换为交流的过程中,不可避免地会产生谐波。也就是说,并网逆变器的质量与性能将会对并网交流电的质量有着至关重要的影响,故应当谨慎进行选择。其中光伏并网电站谐波电压和电流的允许水平主要取决于配电系统的特性、供电类型、所连接的负载、设备、类型,以及电网的现行规定。除此之外,分布式光伏电源是通过并网逆变器并网,故必须具备防孤岛效应保护。这是因为孤岛效应会对电网产生巨大的危害,比如会对电网检修人员的人身安全产生威胁,而且是在没有大电网的支持情况下,其供电质量会受到影响,从而损坏用电设备,因而就必须要将非正常的孤岛风险控制在合理范围以内。
2.4对调度运行及检修安全的影响
大量分布式光伏电源的接入,增加了配电网调度与运行管理的复杂性。
受天气情况、用户用电性质等外部环境的影响,分布式光伏电站发电具有较大的随机性,加大了调度运行时合理安排配电网运行方式、确定最优网络运行结构的难度。同时,分布式光伏电源的接入会影响配电网检修维护工作的安全。由于分布式光伏电源“点多面广”,配电网线路检修时,检修人员难以把握分布在不同地方的多个光伏电站运行情况,给电力检修人员现场作业安全带来非常大的安全隐患。
3分布式光伏发电系统接入电网的设计分析
3.1选择并网方式
主要分为专线接入式与支接式两种方式:需要注意的是,当使用专线式的时候,送出线路要进入到变电站间隔,而且要保证变电站的间隔内一、二次设备齐全,它的运行管理,相对来说比较简单。支接式并网方式,指的是从环网柜或者线路中直接引出分支进行供电,而不是指从变电站间隔引出,且分支点不具备断路器和CT等电气设备,这种方式会使工作人员的检修难度变大,不建议使用。
3.2继电保护装置
并网点之中的断路器设备,应当具备有短路瞬时以及延时保护的功能特点,对于一些标准要求较为严苛的接入电网系统,应当还具备能够准确的反映出故障问题,以及运行状况的辅助接入点。其中380/220V的电压等级通常不会配置以继电保护装置,而选用的均为防孤岛能力的逆变器设备。此类逆变器能够对于孤岛状况予以快速监测,并且在监测到了相关的孤岛状况之后能够及时的予以断接处置。居民用户分布式光伏发电项目,在接入到电网系统当中时,应当检测相关10kV电网的保护及自动安全装置,是否能够达到光伏接入的要求。
3.3电能质量监测要求
电网中接入分布式光伏发电系统,会电压产生影响,引起电压的波动和闪动等问题。在设计过程中应设置电能质量检测装置。当分布式光伏发电系统接入电网后,对相关PCC点的电压相关数据进行在线实时检测,查看是否满足相关标准规定要求。例如:电压偏差、并网点频率、相电压、电压波动和闪变以及三相不平衡等,关键的指标要求如下:(1)接入电网时,供电电压的偏差不得上下浮动超过7%。(2)分布式光伏发电系统在接入电网时,为了确保系统稳定且正常运行,对于并网点的频率要求应控制在49.5耀50.2Hz;如果出现频率范围不符合分布式光伏发电系统正常运行的问题,应确保逆变控制器可以在0.2s内切断分布式光伏发电系统的输电工作。(3)当分布式光伏发电系统在接入电网时,会导致连接点的电压产生浮动变化,在设计时,应注意此处电压的浮动不能超过3%。
3.4完善技术规范
技术规范应侧重于低电压穿越能力、并网电能质量、故障的耐受性等。发展相应的配电网技术,改善、优化传统形式上的配电网,能够大幅度降低分布式光伏发电对配电网带来的不利影响。此外,需完善技术规定,提高分布式光伏电站并网安全水平。针对不同种类分布式光伏发电的技术,制定相应的配电网继电保护配置,修编相关可操作性强的技术规范,为分布式光伏发电和电网安全运行提供技术支撑。此外,需及时制定分布式光伏电站并网运行管理相关规定,对分布式光伏电站并网调度及运行管理、继电保护及安全自动装置管理、调度自动化管理、检修管理等环节进行统一规范,加快分布式光伏电站并网进程,推动新能源产业发展。
结语
随着科学技术的发展,人们对新能源的开发力度越来越大。作为重要的新能源,太阳能在生活中应用越来越广泛。通过将分布式光伏发电系统和电网系统进行衔接,研究分布式光伏发电系统接入电网过程中存在的问题,并采取相对应的措施,实现了新能源的高效利用,推动分布式光伏发电在我国电网中的持续发展。
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