適應分布式光伏電源接入的配電網規劃分析

申冉

(國網宜昌供電公司,湖北宜昌 443000)

適應分布式光伏電源接入的配電網規劃分析

申冉

(國網宜昌供電公司,湖北宜昌 443000)

分布式光伏電源的接入將會對配電網網絡結構、電壓質量及可靠性等方面造成巨大的影響,同時也給配電網的規劃工作帶來新的挑戰。本文就分布式光伏電源接入對配電網規劃的影響進行分析,提出了配電網優化規劃重點,實現分布式光伏電源與配電網的和諧發展。

分布式電源 配電網 負荷預測 智能化

分布式光伏電源特指在用戶場地附近建設,運行方式以用戶側自發自用、多余電量上網,且在配電系統平衡調節為特征的光伏發電設施。其對優化能源結構、推動節能減排、實現經濟可持續發展具有重要意義。為了促進分布式光伏電源快速發展,我國政府制定了《中華人民共和國可再生能源法》、《節約能源法》等一系列法律、法規支持其發展,隨著分布式光伏電源技術的日益成熟,成本日益降低,其在電力系統中所占的比重會逐漸增大。

分布式光伏電源與配電網的連接常見有如下2種形式:

集中式并網:特點是所發電能被直接輸送到大電網,由大電網統一調配向用戶供電,與大電網之間的電力交換是單向的。通常離負荷點比較遠,適于相應容量規模的光伏電站并網。

分散式并網:特點是所發出的電能直接分配到用電負載上,多余或者不足的電力通過聯結大電網來調節,與大電網之間的電力交換可能是雙向的,適于小規模光伏發電系統,通常城區家庭等光伏發電系統采用這種方式,特別是于建筑結合的光伏系統。

當分布式光伏電源接入后,它對配電網的網絡結構、電壓質量、可靠性等都會帶來影響,也給配電網發展帶來新的挑戰。因此,在考慮以往配電網規劃所包含的傳統因素的同時,進一步深入分析分布式光伏電源特點,減少其對配電網的不利影響并使其在配電網中能發揮最大優勢是非常必要和迫切的。

分布式光伏電源給配電網規劃帶來的影響主要在以下幾個方面:

(1)負荷預測的難度增加。分布式光伏電源的出現使電力系統的負荷預測與過去相比有更大的不確定性,由于大量的分布式電源安裝在用戶側附近,用戶可以根據需求選擇分布式電源為其提供電能,配電網的負荷增長部分被分布式電源接入抵消,對規劃區負荷增長產生影響,負荷增長情況更加難以預測。

(2)尋找最優網絡布置方案更加困難。配電網規劃是一個動態多目標不確定性強的規劃問題,配電網絡中通常包含幾千個網絡節點,當分布式電源網絡的節點加入將使尋找最優網絡布置方案(投資方案最優、運行維護費用最小、網損最少的方案)更加困難。

(3)對配電網供電的安全性和可靠性的影響。大量分布式光伏電源并網將對系統結構產生深遠影響,系統由單向輻射結構轉變為多電源結構,對配電網的潮流控制、運行控制和管理等方面帶來了一系列的挑戰。

(4)分布式光伏電源對智能配電網站點、線路規劃的影響。配電網規劃中變電站站點的選擇對供電范圍劃分、配電線路路徑選擇及配變選擇等都具有重要影響。分布式電源的引入會導致配電網站點選擇時綜合考慮新出現的配電站點,降低原有配電網規劃中各個站點的聯絡,導致各個站點的互供程度有所下降,降低了站間聯絡的可靠性。同時在增強配電網供電的靈活性同時也導致配電網中接線模式更加復雜,線路之間的轉供和負載能力降低。

(5)對配電網電壓質量的影響。由于分布式光伏電源的波動性、間隙性,將造成接入點的電壓波動、電壓閃變、諧波等電網穩定和電能質量問題。

(6)對配電網投資效益的影響。對于用戶來說,一般是在自發自用的分布式電源出力不夠的情況下,才從系統購電,那么分布式電源的接入則有可能導致原有設備處于低載甚至是閑置的狀態,如何規劃網絡,確保配電設施的利用率,提高電網投資效益也是規劃關鍵。

配電網由于加入了分布式光伏電源后,對傳統的配電網規劃產生了上述影響,因此我們需要結合政府能源發展政策、分布式光伏電源的分布特點、《城市電力網規劃設計導則》和《國家電網公司關于印發分布式光伏發電并網方面相關意見和規定的通知》等因素和規范要求統籌來考慮。建立新的方法和模型來解決分布式光伏電源的配電網規劃,總體歸納如下:

(1)結合城市能源發展規劃,光伏發電示范項目年度規模計劃、個人用戶申報需求等情況,對區域內分布式光伏電源分布做好調查和預測分析,制定配電網規劃建設方案并及時滾動修編,推進配電網協調發展。例如《宜昌市新能源示范城市發展規劃》光伏發電示范工程規劃為:2014年計劃建設20MW,爭經過5年努力,到2018年末,全市光伏發電總裝機達到20萬千瓦,年發電量1.8億度以上,總投資22億元,這就需要我們在做“十三五”配電網規劃時統籌考慮。同時根據智能化配電網的發展水平,研究微電網的發展,為微電網的發展預留空間,例如對分布式發電規模大的新能源示范區,應同步制定相應的配電網規劃典型微方案。建設雙向互動、控制靈活、安全可靠的配電網系統。

(2)分布式光伏電源和傳統發電廠相比其輸出具有明顯的隨機特性,是經常波動的,且這種波動受氣候等自然條件的影響,無法進行有效的調節,因此我們就有必要結合地區氣象特點,研究分布式光伏電源隨氣象條件變化的規律和統計特性,建立相應的模型;運用新的規劃理念和先進的計算方法,對分布式電源的安裝位置和容量大小尋求最優,將傳統配電網的升級發展與分布式電源供電的發展有機地結合起來。

(3)必須規劃智能化配電自動化系統,滿足大量新能源發電接入電網對運行控制水平的要求,對區域內的分布式光伏發電實現實時動態監控和發輸用一體化控制,智能化配電網應具備自愈能力、安全性、經濟性、兼容性等特點。

(4)規劃配電網架終期與過渡模式的統一。確定終期目標網架規劃方案,做好目標網架與過渡模式的銜接,實現規劃的遠近結合,提高配電網規劃的延續性與可擴展性。

分布式光伏電源作為清潔能源,其發展普及將會越來越迅速,配電網的規劃、營運和控制等方面都要升級換代來適應分布式光伏電源的快速發展。著眼電網發展全局,充分發揮規劃的引領導向作用,做好分布式光伏電源接入的智能化配電網規劃工作,實現分布式電源與配電網的和諧發展。

[1] 《城市電力網規劃設計導則》Q-GDW156-2006.

[2] 《國家電網公司關于印發分布式光伏發電并網方面相關意見和規定的通知》(國家電網辦〔2012〕.2012年10月).

申冉(1982.10—),男,湖北宜昌人,畢業于三峽大學,工程師,主要從事電網項目規劃建設。