整縣屋頂分布式光伏接入影響分析

黃立飛，王喜梅，薛 原

（國網青海西寧供電公司，青海 西寧 810003）

國家能源局下發了《國家能源局綜合司關于公布整縣（市、區）屋頂分布式光伏開發試點名單的通知》[1]，確定了西寧城東、城中、城北、湟中、湟源五區縣為屋頂分布式光伏開發試點名單。西寧地區自2015 年1 月首戶分布式光伏正式接入，發展迅速，光伏裝接容量已達到140.51 MW。開展分布式電源接入影響分析，為后續指導各區縣屋頂分布式光伏有序開發、電網運行策略等方面提供數據支撐。

1 消納能力測算

依據《2021年青海省新能源開發建設方案》的要求，各試點區縣按照黨政機關建筑、公共建筑、工商業廠房、農村居民屋頂安裝光伏發電比例分別達到50%、40%、30%、20%的開發強度進行建設，西寧五區縣的并網規模將達到1259 MW。西寧是青海省的負荷中心，2021年最大負荷為6580 MW，占全省的59%，具備較強的消納能力。對110 kV主變容量及10 kV線路的消納能力進行分層分級分析。

1.1 主變容量測算

當前國家能源局及國家電網有限公司對于配電網分布式光伏承載能力分析計算具有明確指導意見的文件有兩個，分別為《分布式電源接入電網承載能力評估導則》[2]以及國家電網辦〔2021〕564號文，兩個文件中均要求分布式電源不能向220 kV及以上電網反送電。西寧電網電壓等級序列為750/330/110/35/10，無220 kV電網，因此要求不能向330 kV電網進行反送電，西寧地區330 kV變電站為110 kV大用戶直供電，負荷均很大，滿足分布式電源消納的要求。下面對110 kV公網變壓器的消納能力進行分析。

考慮到主變須滿足“N-1”要求，同時對分布式電源最大消納，抽取主變最小負荷，兩者進行疊加，計算得出110 kV主變的消納能力。通過計算可以看出，湟源縣110 kV主變容量不具備全額消納的能力，須有序引導分布式光伏并網，其余四區縣110 kV主變容量暫時滿足要求，如表1所示。

表1 110 kV主變消納能力分析

1.2 線路測算

依據《分布式電源接入電網承載力評估導則》的規定，結合西寧電網運行的實際情況，考慮到10 kV線路須滿足“N-1”的要求，即線路負載率不超過50%。計算出線路的反向負載率，具體劃分原則如表2所示。綠色推薦接入的線路有775條，黃色經評估論證后接入的線路有19條，黃色線路城區主要是光伏電站上網，縣域主要是小水電上網，西寧電網的10 kV 線路整體容量較為充裕，在實際并網過程中，須進行具體分析，如表3所示。

表2 10 kV線路評估等級劃分依據

表3 10 kV線路評估結果

2 電壓影響分析

西寧電網中T 接接入的分布式光伏電站較多，僅木能達光伏電站為專線接入，木能達電站裝機容量為10 MW，采用創七路專線接入創業變10 kV 母線，創七路導線型號為LGJ185，夏季最大出力可達到9 MW，冬季最大出力為7 MW。對光伏接入的電壓影響進行分析，電廠出力對系統電壓影響的計算結果如圖1 所示，可以看出光伏電站在發電及停電檢修兩種情況下對系統側電壓影響較小。

進一步對電廠及上網變電站的電壓進行計算分析，計算結果如圖2和圖3所示。可以看出，在日間光伏電站出力時，木能達電站側電壓有所抬升，最大抬升電壓0.22 kV，與理論計算結果Un一致。

圖2 木能達電站兩側電壓

圖3 理論計算結果

因此分布式電源電站對系統側電壓影響較少，對電站側電壓有所抬升，在實際運行過程中，系統側的電壓調節可以通過投切電容器組、調整主變壓器分接頭方式進行控制。

3 短路電流影響分析

采用PSASP軟件計算分析分布式電源接入對系統短路電流的影響，由于分布式光伏電站不具備無功出力及電壓調節的能力，因此按P-Q模型進行建模，單回裝機容量為3 MW。選取城東地區的110 kV博文變為案例進行分析，博文變的主變容量為2 臺50 MVA，10 kV最終的計算規模32回。博文變10 kV母線遮斷容量為31.5 kA，兩臺主變分列運行時，10 kV母線短路電流為18 kA，計算結果如表4所示。隨著新能源并網規模的增大，將助增短路電流，預期按最終規模接入時，短路電流將達到27 kA，滿足遮斷容量的要求。但當兩臺主變并列運行時，10 kV母線短路電流將達到30 kA，疊加光伏的接入將導致短路電流超標，因此在調整主變運行方式時，須控制兩臺主變10 kV 合環時間。在大規模新能源接入同一變電站時，進行短路電流校核，確保電網安全穩定，如表4所示。

表4 短路電流計算結果分析

4 結束語

西寧地區的分布式電源整體承載能力較強，但通過110 kV 主變容量的消納能力和10 kV 分線路消納能力對比分析，一是看出存在整體與局部不適應，在今后分布式光伏接入中，要加強電網不同電壓等級的銜接性。二是存在個別區縣分布式接入的消納能力達不到能源局要求的狀況，在今后的電網規劃建設中，要通過改變網絡結構增強消納能力。通過電壓及短路電流影響分析，僅在主變并列運行時將出現短路電流超過開關遮斷容量的情況，須控制合環時間。