分布式光伏電源接入電網安全管理實踐與研究

馬毅

【摘 ?要】光伏電源近年來在我國得到了廣泛應用，分布式光伏電源再接入低壓配電網后，需要對電網的安全進行嚴格管理。本文以分布式光伏電源并網的原理為基礎，對于分布式光伏電源進入電網后的電網安全運行，維修檢測等影響進行研究。并且提出了對于分布式光伏電源進入低壓配電網安全管理的措施，通過這些措施，可以在推廣分布式光伏電源使用的同時，有效促進電網的安全管理。

【關鍵詞】分布式光伏電源;低壓;安全管理;配電網

前言

近年來，我國分布式光伏電源產業隨著科學技術的進步也隨之快速發展。目前我國大量分布式光伏電源并網，通過這種方式，使傳統的輻射式的單端網絡成為多端網絡。通過連接用戶與電源終端，電力不再是單向的從變電站母線流向個符合，因此在計劃停電檢修區域會存在孤島現象。而由于分布式光伏電源的運行，會造成反送電，對于配電網的安全管理帶來了難度。并且，分布式光伏電源在接入低壓配電網時，對于配電網的電流質量，設備保護，以及系統穩定等都會產生很大影響。

一、分布式光伏電源的原理

分布式光伏電源并網包括直流源，直流配電單元，并網逆變器，交流配電單元等設備。由于太陽照射會產生太陽輻射，在太陽輻射的照射下，光伏發電電池自動將這種能量轉化成電能輸出通過直流匯流機箱送入配電柜，最后通過并網逆變器，將電力通過電網進行適當調節。在分布式光伏電源的系統中，逆變器是光伏大點的主要元件，其作用是調整電源，將直流電變換成交流電[1]。在實際的運用時，逆變器還可以最大程度的保障系統正常運行，發揮電池性能。具有防止自動運行和停機功能等優勢，同時還可以最大功率跟蹤控制功能。

二、分布式光伏電源并網安全風險分析

（一）對于配電網運維檢修的影響

在分布式光伏電源并網后，可能會由于部分區域檢修，造成反送電現象。這種現象的發生會嚴重危害到維修人員的安全，并且給檢修帶來極大的影響。經過實際調查得知，理論上來講，逆變器在接入電源系統后，會由于電源與符合不匹配，在公共電網斷電后，逆變器會防止孤島運行。但是在實際運行時，用戶并網逆變器由于根據實際情況不同，部分逆變器并不能成為反送電的唯一設備。一方面來講，可能會成為孤島運行的監測盲區，例如當用戶符合主要由分布式光伏電源供給，或者調解符合的功能設置過強，導致孤島前后的電壓變化過小，達不到保護定值，無法進入孤島運行的保護模式。另一方面，分布式光伏電源并網逆變器由于屬于用戶個人財產，用戶根據自身實際情況選擇不同的逆變器，由于用戶對電學知識不夠了解，可能會購買到質量不合格的假冒偽劣產品。導致逆變器對于孤島運行不起到任何作用，帶來一定影響[2]。

（二）對于電網控制和安全運行的影響

由于分布式光伏電源對于太陽的日照程度有較高要求，而太陽的日照程度不能被人為控制，并且功率波動等需要系統備用，因此使配電網的電壓調節和保護配合更加復雜。由于分布式光伏電源具有隨機性和波動性，受到不可抗力因素影響。如日照強度，日照時間等，因此可能會使配電設備的使用率有一定浮動。由于部分地區根據建設成本，對于小型分布式光伏電源沒有配置儲能裝置，使其不能夠提供持續穩定的電能供應，經常會由于日照不足影響電源的正常運行。因此配電網需要為其提供足夠的備用容量，分布式電源接入的配電變壓器和上級線路的負載率將受到影響，配電設備的利用率將會有所下降。由于采用低壓分散方式并網的分布式光伏電源，容量較小，機組短路電流也較小，并接入配電變壓器低壓側。因此配電網自動重合可能會產生一定威脅，例如非同期重合，故障點電弧重燃等[3]。

（三）對網損的影響

為了盡量考慮多種情況，本文仍選取幾個具有代表性的節點進行試驗，選取 1 個首端節點，1個中部普通節點，1 個大負荷節點，1 個末端節點，作為此次的測試節點。通過潮流計算可以得到配電網的總負荷為 P= 0.4140399 MW，Q =0.01463 MW。光伏滲透率分別取 60%，80%，100%，120%，140%，可得到不同的光伏接入容量。根據不同節點時不同光伏滲透率條件下的潮流計算，便可得到相應情況下的網損。

對配電網調度管理的影響

現有的分布式光伏電源自動化程度不高，參與電壓、頻率調節的能力不足。而且分布式光伏的顯著特點之一就是不可調度，要想實現其調度功能，通常需要加入一定的儲能設備，以實現其可控性。此外，分布式光伏電源的投資主體多，水平參差不齊，并網方式相差很大，會給配電網的運行調度和監管帶來很大的難題。

三、分布式光伏電源并網安全管理措施

（一）出臺標準制度

我國目前對于光伏發電建設的安全管理并沒有完善的制度規范，在我國光伏電源建設行業快速發展的同時，應該對于安全管理建設出系統化的標準體系。當前我國國家電網公司積極推進分布式光伏電源的技術創新與進步，并且參加了國標，行標的編寫與修訂工作。即使如此，我國目前分布式光伏電源的安全管理制度仍不夠完善，需要出臺更加嚴格的標準進行規范。

（二）嚴格把關并網設備

隨著我國科學技術的快速進步，目前我國在光伏電源并網模式下的安全管理制度應有所提高，首先應該嚴格把關并網設備。對于并網逆變器進行嚴格的測試把關，保證逆變器的生產必須由具有相關資質的大型企業進行生產，同時要規范并網接口功能，防止“反送電”情況的發生。同時也要進行對于反“孤島”運行的安全防護，對其進行高度重視。由于反送電對于光伏電源接入配電網的施工會造成極大危險，因此要確保逆變器對于“孤島”的檢測功能足夠完善，實驗合格，滿足技術要求[4]。今后要進步一考慮提升低壓并網點開端設備的標準，保證設備的安全與正常運行。

（三）對施工安全進行把關

在進行施工與維修時要注意施工人員的人身安全。在維修時要保證維修前進行斷電，并進行驗電，保證作業地點電源斷開狀態，方可正常進行工作。同時在進行作業時，要保障做好安全防護措施。并且要對現場的設備進行處理，例如停電，驗電，接地等技術措施，確保隔離。

結論

本文首先分析了分布式光伏電源的原理，其次分析關服電源接入低壓配電網的安全風險，其次提出了相應的安全管理措施。通過制定完善的制度，嚴格把關并網設備，嚴格把關施工安全這幾方面，提升安全管理水平。通過這些建議，希望對今后的分布式光伏電源并網以及維修安全起到積極作用，促進我國分布式光伏電源的發展與推廣。

參考文獻：

[1]劉生琳，肖建軍.分布式光伏電源接入低壓配電網安全管理措施的探討[J].中國電業，2017，12（9）：70-71.

[2]陸偉宏，葛乃成，聶宇本，等.分布式光伏電源接入電網安全管理實踐與研究[J].南方能源建設，2016，13（b12）：186-189.

[3]程孟增，張明理，梁毅，等.電壓約束條件下分布式光伏接入低壓配電網特性研究[J].電氣應用，2018，15（1）：28-35.

[4]鐘成元，陳祥平，方勤，等.分布式光伏電源接入對中壓配網運維檢修安全生產作業的影響探討[J].電力與能源，2017，16（5）：648-652.

（作者單位：國網太原供電公司）