農(nóng)村配電網(wǎng)基于大規(guī)模分布式光伏電源的建設(shè)

柳德榮

摘要：分布式光伏電源在太陽能電池板的加工工藝的發(fā)展下，在全國各大行業(yè)以及地區(qū)得到了應(yīng)用與發(fā)展。隨著國家能源局以及國網(wǎng)公司對電價補貼以及對接入要求、設(shè)計規(guī)劃等的明確，光伏電源的普及性建設(shè)提供了條件。在10KV等級以下的電網(wǎng)建設(shè)中，尤其是農(nóng)村的低壓電網(wǎng)中，對于大規(guī)模的分布式光伏電源的建設(shè)需要更加注意與配電網(wǎng)設(shè)計的結(jié)合，保障農(nóng)村分布式光伏電源建設(shè)質(zhì)量以及可靠性。

關(guān)鍵詞：農(nóng)村；配電網(wǎng)；分布式；光伏電源；建設(shè)

能源是人類社會發(fā)展的動力，可持續(xù)性能源的建設(shè)發(fā)展影響著人類社會的發(fā)展。隨著人類對能源的開發(fā)，能源的可持續(xù)性成為人類能源建設(shè)的重點。全球能源的開發(fā)與建設(shè)也呈現(xiàn)出節(jié)能性、可持續(xù)性以及分布式等特點。有專家指出全球的能源消費在2030年左右達到能源消費的峰值。隨著太陽能、風(fēng)能以及地?zé)崮堋F(xiàn)代生物智能等消費比重的不斷增加，電力系統(tǒng)的建設(shè)還需要對電網(wǎng)長遠的規(guī)劃。根據(jù)探測能源儲量的比較信息顯示，全球各類能源的儲量僅為一年以內(nèi)太陽能資源的一萬分之一。我國太陽能資源總儲量1.47×108億千瓦時/年，全國2/3以上的國土面積每年日照小時數(shù)都超過了2000小時，若以三峽水電站工程發(fā)電量類比，我國每年光在陸上接受的太陽能福射總量約為其幾萬個總和【1】。且光伏發(fā)電優(yōu)點顯著，如無污染、零排放；使用范圍廣泛，靈活性高，既可離網(wǎng)運行，也可以接入電網(wǎng)；可單獨組成電網(wǎng)，為如偏遠、分散地區(qū)供應(yīng)電能；可為電力客戶提升供電可靠性；距離負荷中心較近，降低電網(wǎng)的傳輸功率；降低網(wǎng)損，并在負荷中心建立電源支點等【1】。故而建立大規(guī)模光伏電源的配電網(wǎng)具有長遠的價值。

1.光伏電源對配電網(wǎng)的影響

在各類配電網(wǎng)中，還存在很多無法通過技術(shù)解決的問題。二分布式電源接入的電網(wǎng)通過集中式以及分散式等供電方式或許成為新世紀新能源的電力系統(tǒng)建設(shè)的重要方向，在專業(yè)的電網(wǎng)領(lǐng)域也得到了專家學(xué)者的肯定【1】。農(nóng)村低壓的配電網(wǎng)線路發(fā)抖設(shè)備老舊，且由于農(nóng)村的用戶分布較為分散，尤其是原理負荷中心的用戶，在節(jié)假日以及用電高峰季節(jié)，常常出現(xiàn)用電負荷過大而出現(xiàn)供電不足的現(xiàn)象，如低壓以及過載等，嚴重損害了居民的正常用電。根據(jù)我國農(nóng)村配電網(wǎng)的現(xiàn)實情況，光伏電源的優(yōu)點有助于實現(xiàn)配電線路的電壓提升，尤其是光伏電源接入到末端的負荷處，有助于實現(xiàn)末端電壓的提升。除此之外，光伏電源減小配電線路的電能損耗，一方面表現(xiàn)在通過光伏電源的 接入提升了用電線路上的電壓，在負電荷功率一定的情況下，會減小電流，從而降低線路的電能損耗，另一方面光伏電源并入網(wǎng)絡(luò)中是向電網(wǎng)輸送電能，如此一來電網(wǎng)向負載提供的功率會減小，這樣減小的功率有光伏電源就地上網(wǎng)，就地接納【2】。通過光伏電源的接入可以緩解用電高峰季節(jié)用電負荷過高的用電緊張現(xiàn)象。

國內(nèi)目前在低壓配電網(wǎng)的建設(shè)運行和維護中接入大規(guī)模光伏電源已制定了相應(yīng)的可執(zhí)行規(guī)范和技術(shù)標準，能有效保障電網(wǎng)的安全可靠運行；但在光伏電源接入較多的10kV以下電網(wǎng)尤其是的農(nóng)村低壓配電網(wǎng)中還缺少有這方面研究【3】。雖然廣大農(nóng)村地區(qū)逐漸開始重視光伏電源的發(fā)展，但光伏發(fā)電技術(shù)的發(fā)展，在緩解電力緊張的同時也需要注意并入光伏電源時會對電網(wǎng)產(chǎn)生居多不利影響，尤其是對繼電保護和用戶電能質(zhì)量。電網(wǎng)的電壓及保護，也會在電網(wǎng)的規(guī)劃設(shè)計以及調(diào)控運行上產(chǎn)生影響。故而對于光伏電源的推廣需要考慮光伏電源的特點的同時，將其與配電網(wǎng)的相互作用納入到設(shè)計考慮之中，通過對電網(wǎng)設(shè)計的優(yōu)化科學(xué)的制定分布式光伏電源的建設(shè)方案，更好的將光伏電源接入到電網(wǎng)當(dāng)中。

2.光伏電源對配電系統(tǒng)影響作用

光伏電源的接入是通過逆變器來實現(xiàn)的，但是也可能會給配電網(wǎng)帶來一些列的問題如線路電能損耗、電壓波動、諧波污染、系統(tǒng)可靠性不足等問題。配電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)常常呈放射狀，當(dāng)光伏電源并入當(dāng)配電網(wǎng)終會產(chǎn)生電壓升高，且并入的功率越大，電壓抬升的就越高，當(dāng)光伏電源線路接入的越長，阻抗越大，電壓提升的也越高。除此之外，光伏電源的并入地點需要選擇光照強度以及市場的需求地點進行抉擇，而很少顧及配電網(wǎng)本身的負荷分布情況進行選擇。這樣依賴，當(dāng)光伏電源介入是，電流的系統(tǒng)潮流不會和傳統(tǒng)配電系統(tǒng)一樣通過單向昂的電源流向負荷，而是會在負荷較輕的情況下產(chǎn)生轉(zhuǎn)向負荷的流向。

3.農(nóng)村大規(guī)模光伏電源建設(shè)注意問題

由于光伏電源在能源的可持續(xù)性上存在有時以及在并網(wǎng)的運行中獨立運行的光伏發(fā)電系統(tǒng)對減少程本，提高獨立運行的電網(wǎng)儲能方面，隨著光伏電源在對電能使用的負荷分布上的需求性建設(shè)，農(nóng)村實現(xiàn)大規(guī)模的光伏電源建設(shè)提供了必要的條件。

但是仍然在建設(shè)過程中需要注意根據(jù)國表及國家電網(wǎng)公司的企業(yè)標準對低壓電網(wǎng)供電電壓偏差的具體要求，當(dāng)接入光伏電源后，會對低壓電網(wǎng)電壓有一定的拉升作用，并且允許某一節(jié)點電壓超出規(guī)定范圍；光伏電源接入電網(wǎng)后，原有的低壓單電源網(wǎng)絡(luò)變成多電源網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)中故障電流由單項變成多向【4】。隨著光伏電源許多優(yōu)勢，許許多多以光伏電源為主的可再生能源項目申請獲得相關(guān)部門批準。通過將配電網(wǎng)中接入大量分布式光伏電源，雖然能有效地緩解我國的能源需求和用電緊張局面，但是如同硬幣的兩面一樣，光伏電源會對傳統(tǒng)電網(wǎng)的電壓合格率、穩(wěn)定性、供電可靠性、電能質(zhì)量、繼電保護等等方面造成一定影響。因此，需要在光伏電源建設(shè)中保證接納了分布式光伏電源后的電網(wǎng)能繼續(xù)安全穩(wěn)定運行。

3.1農(nóng)村光伏電網(wǎng)應(yīng)用的條件

中國目前擁有50萬千瓦的太陽能發(fā)電裝機容量，太陽能產(chǎn)業(yè)已經(jīng)具備了良好的基礎(chǔ)，截止到14年12月份，全國光伏電源總?cè)萘繛?652萬千瓦，光伏電池組件總產(chǎn)量達到了萬千瓦級別，高達3300萬千瓦。在利用太陽能發(fā)電作為偏遠地區(qū)和特殊用途的電源的基礎(chǔ)上，也有很多住宅屋頂光伏發(fā)電系統(tǒng)的并網(wǎng)示范，這些都為大規(guī)模光伏發(fā)電的發(fā)展提供強有力的技術(shù)基礎(chǔ)【5】。

大規(guī)模光伏電源接入配電網(wǎng)絡(luò)中需要對線路的損耗電能進行計算，發(fā)電廠的點亮通過闡述線路的輸送所損耗的電能這個損耗程度的大小反映了電網(wǎng)設(shè)計的合理性以及電網(wǎng)的運行是否滿足經(jīng)濟性需求，通常電網(wǎng)公司也將這個損耗的程度作為評價技術(shù)的重要指標。根據(jù)電力系統(tǒng)提供的負荷電能，歲電力傳輸過程中的參數(shù)進行分析，通過將電路的阻抗以及對分布電容的忽略沒建立與電力傳輸線路同等的線路，將電能經(jīng)過的網(wǎng)絡(luò)原件納入到模型當(dāng)中，考慮電壓的相量差。

通過規(guī)劃負荷分布、光伏電源接入點等起到光伏電源應(yīng)有的功能。

3.2光伏電源對配電網(wǎng)的作用

光伏電源的接入會使配電網(wǎng)保護性的靈敏度下降，甚至?xí)a(chǎn)生拒動，因為光伏電源會引起本線路保護的誤動；在電網(wǎng)的規(guī)劃上，雖然光伏電源可以減少電能損耗，但是如果分布式電源的容量以及位置不匹配就會起到相反的作用，甚至還會出現(xiàn)某些地點出現(xiàn)過電壓的現(xiàn)象影響電網(wǎng)正常運行。因此為了防止上述情況的出現(xiàn)，需要對電網(wǎng)的電源位置以及設(shè)備的類型進行規(guī)定和計算。

參考文獻：

[1]趙杉. 接納大規(guī)模分布式光伏電源的農(nóng)村配電網(wǎng)建設(shè)研究[D]. 山東大學(xué)，2015.7.