光伏并網發電系統接入電網的設計分析

謝非

[摘要]分布式太陽能光伏發電系統接入電網時對電網有一定的影響，是一個涉及系統保護配置、安全自動裝置、調度控制、電能質量、遠動及通信系統的綜合性工程，直接影響并網時間及光伏發電系統建設的效率和效益，本文結合具體案例探討光伏發電系統接入電網設計相關內容。

[關鍵詞]分布式；光伏電站；接入設計 文章編號：2095-4085（2018）04-0007-02

1 項目概況

項目建設地點在某工業園區，現有建筑屋頂面積3.5萬m2。本項目根據可利用屋頂資源和用電用戶電負荷狀況，擬建額定容量為3MWp分布式光伏電站。本光伏并網系統采用高壓側并網，全額上網方式。

2 本工程周邊電網概況

距離本工程較近的系統變電站是110kV三山變，110kV三山變距項目建設地點直線距離約2.4km。三山變現有2臺主變，主變容量為1×50+1×40MVA，遠景規模為3×80MVA，電壓等級為110/IOkV。110kV為單母線分段接線，遠景4回；10kV為單母線分段環形接線，10kV出線現有24回（其中12回備用），遠景36回。三山變最大負荷達到36.80MW，年平均負荷為19.05MW。經與當地供電公司相關部門收資，本項目周邊公網線路有10kV晉工1825線及10kV西湖1514線，其架空線路截面為240mm2，電纜線路截面為400mm2。

3 電力平衡分析

經計算，三山變投產年后五年負荷預測值分別為36.8MW，37.6MW，38.3MW，39.1 MW，39.9MW，這表明投產年在三山變處于腰荷時段，同時光伏電站滿發，三山變能夠完全消納光伏電站所發的電力，不會向系統倒送潮流，隨著三山變負荷增長，光伏電站在系統腰荷和滿發時所發電力不會向系統倒送電。

4 接入電壓選擇

本工程本期裝機容量為3MWp，遠景裝機容量為3MWp。結合上述要求、相關規程規范及本工程周邊配電網情況，本工程周圍沒有20kV電壓等級，故本工程考慮以10kV電壓等級接入系統。5接入方案選擇

根據本工程周邊接入點概況，110kV三山變距本工程直線距離約2.4公里，有空余的10kV間隔。結合本工程發電規模及周邊電網概況，本報告提出以下2個接入方案。

方案1：光伏電站經并網逆變器和交流低壓配電柜接入升壓變壓器就地升壓為10kV后，以1回10kV線路T接10kV晉工1S25線晉工機械#1環網柜，T接線路長度約0.7km。

方案2：110kV三山變改造10kV I段備用出線間隔，光伏電站經并網逆變器和交流低壓配電柜接入升壓變壓器就地升壓為10kV后，并以1回10kV專線接入三山變10kV#1段母線備用出線間隔，線路長度約3km。經技術經濟比較，選用工程量小、工期短、占用系統資源少的方案1作為本光伏電站的接入系統方案。6線路導線截面選擇

（1）根據經濟電流密度選擇導線截面。本工程設計規模3MWp，經濟電流密度J取1.65A/mm2，功率因數取0.98。經計算經濟導線截面為105mm2，可選擇120mm2截面導線。

（2）根據最大工作電流選擇導線截面本光伏發電工程高峰容量為3MWp，若不考慮逆變、升壓過程中的電能損耗，并網線路最大負荷電流約174A，按最大熱穩定輸電能力核算，導線截面選擇120mm2（最大可輸送電流為260A，環境溫度40℃，導線最高溫度80℃），可滿足本工程送出要求。

（3）根據電壓損失校驗導線截面《電力系統電壓和無功電力技術導則（試行）》要求的“110～10kV線路首末端（正常方式）最大允許電壓損失值為5%”。功率因數取0.98，新建線路電纜按3×185mm2考慮，電壓損失約1.3%符合要求。

7 無功補償

本光伏電站在其無功輸出范圍內，應具備根據并網點電壓水平調節無功輸出，根據《中華人民共和國國家標準光伏發電站接入電力系統技術規定》（GB/T 19964-2012）第6.2.2條相關規定“通過10kV-35kV電壓等級并網的光伏發電站功率因數應能在超前0.98～滯后0.98范圍內連續可調，建議本工程配置一定的無功補償裝置，其中包括總容量不低于0.86Mvar的容性無功補償裝置和0.51Mvar的感性無功補償裝置。

8 電能質量要求

光伏電站接入電網后，公共連接點的總諧波分量應滿足GB/T14549-1993《電能質量公用電網諧波》的規定。10kV接入時引起的公共連接點電壓變動最大不得超過3%。負序電壓不平衡度允許值一般為1.3%，短時不超過2.6%。

9 保護配置要求

光伏電站內變壓器、各類型發電機應配置可靠的保護裝置，應并能迅速將其從電網斷開，同時需配置低壓和過壓保護裝置。并配置防孤島保護。

10 通信要求

光伏電站應具備與電網調度機進行數據通信的能力，能夠采集電源側電氣設備運行工況，上傳至電網調度，應具有接受電網調度控制調節指令的能力。

11 結語

總之，為確保電網和光伏電站的安全運行，電網公共接入點的電力質量應符合國家，區域和電力的有關法律，法規，標準。目前，光伏發電項目處于迅速發展階段，對于光伏電站并網影響的分析，需在項目實施后跟蹤分析，不斷完善。

參考文獻：

[1]趙萌萌，胡琴洪，楊大勇，等.分布式光伏發電并網方案研究[J].電源技術，2016，（05）.

[2]國家電網科[201011015號，分布式電源接入電網技術規定[S].