分布式光伏發(fā)電接入農(nóng)村配電網(wǎng)的思考

鄭中麗

摘要：光伏發(fā)電從本質(zhì)上講是可持續(xù)的電能生產(chǎn)方式之一，其發(fā)電原理為：利用光生伏特效應(yīng)（半導(dǎo)體材料）將太陽能直接轉(zhuǎn)化為電能，從而滿足用電需求和供電需求，將電能輸送到電網(wǎng)。分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)一般指利用接入低壓配電網(wǎng)的方式進行光伏發(fā)電，具有靈活環(huán)保的特點，但其潮流分布和拓撲結(jié)構(gòu)會影響配網(wǎng)電能質(zhì)量、電能調(diào)度。可見，深入研究分布式光伏發(fā)電接入方式是非常必要且重要的。

關(guān)鍵詞：分布式光伏發(fā)電;農(nóng)村;配電網(wǎng)

引言

我國建筑屋頂資源豐富，開發(fā)建設(shè)屋頂分布式光伏潛力巨大。同時，由于建筑屋頂分布廣泛、資源分散、單體規(guī)模小、開發(fā)建設(shè)協(xié)調(diào)工作量大，一定程度上制約了屋頂分布式光伏發(fā)電大規(guī)模發(fā)展。目前，部分省份已啟動了整縣推進光伏發(fā)電的相關(guān)工作，未來農(nóng)村地區(qū)分布式光伏發(fā)展大有空間，高滲透率的光伏電站接入將會對農(nóng)村配電網(wǎng)產(chǎn)生巨大的影響。“碳達峰、碳中和”是未來我國的中長期能源目標，分布式光伏發(fā)電的發(fā)展必將推動該目標的更好實現(xiàn)，農(nóng)村地區(qū)也必將成為分布式光伏建設(shè)的主戰(zhàn)場。如何在整縣推進過程中積極引導(dǎo)農(nóng)村地區(qū)分布式光伏產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展，同時保證農(nóng)村配電網(wǎng)安全、可靠運行值得我們認真思考。

1分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

分布式光伏發(fā)電一般采用就近選址原則減小光伏發(fā)電單元到負荷之間的距離，將光伏板安裝于距離負荷較近的配電網(wǎng)上。光伏發(fā)電具有較強的靈活性和較好的經(jīng)濟性，光伏發(fā)電設(shè)備安裝簡單，省時省力。圖1展示了光伏發(fā)電單元的主要結(jié)構(gòu)。光伏發(fā)電單元是由光伏陣列、直流控制器、逆變器和儲能裝置等有效連接組成的整體系統(tǒng)。光伏電池板是將太陽能轉(zhuǎn)化為電能的關(guān)鍵設(shè)備，是整個系統(tǒng)的核心設(shè)備。直流控制系統(tǒng)和逆變器主要起電流控制的作用，它將光伏板發(fā)出的直流電轉(zhuǎn)換成交流電再上網(wǎng)給負荷供電。儲能系統(tǒng)能夠?qū)⒁欢ㄏ蘖康碾娔軆Υ嫫饋怼?/p>

2分布式光伏下的配電網(wǎng)問題

電能質(zhì)量問題（1）光伏發(fā)電具有隨機性與波動性，受氣候變化、晝夜變化等因素影響大，高滲透率的光伏發(fā)電啟動與停止將對配電網(wǎng)電壓幅值、頻率等產(chǎn)生影響，造成配電網(wǎng)電壓閃變。（2）分布式光伏發(fā)電的配電網(wǎng)接入位置和容量適宜，能有效提高配電網(wǎng)用戶電壓合格率，但是受限于現(xiàn)實條件和高滲透率分布式光伏配電網(wǎng)規(guī)劃的復(fù)雜程度，其接入位置與容量往往不是特別理想，同時區(qū)域內(nèi)的分布式光伏還會互相影響，這不僅會導(dǎo)致無法抑制配電網(wǎng)的電壓波動，還會導(dǎo)致部分負荷節(jié)點電壓超出規(guī)定值，造成配電網(wǎng)中設(shè)備損傷。配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)損耗損高滲透率分布式光伏下的配電網(wǎng)中，潮流分布發(fā)生變化，配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)損耗將隨著分布式光伏發(fā)電接入位置、接入容量不同而發(fā)生變化。繼電保護問題高滲透率光伏發(fā)電會改變配電網(wǎng)中的潮流分布，將改變傳統(tǒng)輻射狀配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，對原有的繼電保護策略造成影響。其主要影響包括：一是潮流方向發(fā)生變化，導(dǎo)致配電網(wǎng)中的方向性元件產(chǎn)生判斷錯誤;二是配電網(wǎng)發(fā)生故障時，如果不能及時切除分布式光伏電源，那么將對故障分量產(chǎn)生影響，影響繼電保護范圍;三是故障后通過自動重合閘消除非永久性故障，如果沒有切除分布式光伏電源，就會導(dǎo)致電弧重燃，不僅會造成故障無法切除，還會危及配電網(wǎng)安全，降低配電網(wǎng)供電可靠性。

3解決措施

3.1阻止電壓越限

在長期的發(fā)展之后，光伏發(fā)電技術(shù)得到了更為廣泛的利用，電力公司也因此獲得了相應(yīng)的經(jīng)濟利益。然而，在該項技術(shù)的實際應(yīng)用過程中還必須對光伏發(fā)電展開更為合理的管控。應(yīng)該在計算其運行功率時采用移動平均的計算方式。不過，通過和初識發(fā)電功率比較可知，在使用該計算方式展開計算時會出現(xiàn)顯著的縮減情況。通過對光伏系統(tǒng)曲線與構(gòu)架展開分析，能夠計算出系統(tǒng)的總功率，同時通過計算子系統(tǒng)，能夠得出各個時段的功率。由此可見，該計算方式適用于光伏系統(tǒng)的實際運行。同時，使用滑窗方法展開計算還能夠得到更加準確的數(shù)據(jù)。

3.2明確分布式光伏發(fā)電“先接入，后改造”條件

根據(jù)電網(wǎng)實際估算典型低壓臺區(qū)可接入容量。為避免影響電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行，達到臺區(qū)可接納極限后，暫停該臺區(qū)分布式光伏發(fā)電接入，先接入鄰近臺區(qū)，并立即啟動改造流程，待改造評估安全后方可接入。

3.3構(gòu)建儲能發(fā)電體系

從發(fā)電系統(tǒng)整體運行的角度而言，分布式光伏發(fā)電整合了體系中的不同部分，通過儲能構(gòu)件的運行實現(xiàn)電力的輸送。同時，光伏發(fā)電系統(tǒng)也需要相關(guān)配套設(shè)備的支持，后者是儲能發(fā)電系統(tǒng)中的主要組成部分。對于控制和調(diào)節(jié)電壓而言，起到主導(dǎo)作用的是變流器。變流器一方面能夠?qū)㈦妷翰▌涌刂圃谝?guī)定的限度你，另一方面也能夠根據(jù)不同時段的需要穩(wěn)定系統(tǒng)電壓。對于直流側(cè)架構(gòu)而言，諧波的產(chǎn)生會受到電壓的管控，從而為交流的穩(wěn)定提供保障。由此可見，在分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)接入的情況下，必須配置交流裝置，特別是在電源模式下更是如此，在充放電的情況下也能夠有效管治負載。

3.5加快農(nóng)網(wǎng)升級改造主動適應(yīng)分布式光伏發(fā)電接入

加快農(nóng)村電網(wǎng)升級改造步伐，主動適應(yīng)分布式光伏發(fā)電接入。政府、電網(wǎng)公司需配套出臺相應(yīng)的工程項目支撐，配合“雙碳”目標，既促進分布式電源接入，又保證電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行。

結(jié)束語

本文分析了在接入分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)之后，配電網(wǎng)電壓的波動情況，以此提出了防止電壓越限的合理方法。同時，研究了體系構(gòu)架和配電網(wǎng)電壓的變化幅度情況，以此制定了改善儲能發(fā)電系統(tǒng)運行的方法。通過上述分析可知，影響中國目前配電網(wǎng)電壓的主要因素是節(jié)點配網(wǎng)構(gòu)架和不同時段的電壓值，因此為了能夠更加有效地對配電網(wǎng)電壓展開控制和調(diào)節(jié)，科研人員還應(yīng)該對相關(guān)影響因素展開分析，為中國光伏發(fā)電系統(tǒng)的應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。

參考文獻

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