摘 要：隨著新能源的大規(guī)模推廣，分布式光伏在配電網(wǎng)中的占比持續(xù)攀升。作為電力供應(yīng)的末端環(huán)節(jié)，配電網(wǎng)在接入高比例光伏電源時(shí)，由于光伏發(fā)電具有分散性、波動(dòng)性和間歇性等特點(diǎn)，易引發(fā)電壓超標(biāo)、潮流逆向傳輸?shù)冗\(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)。分布式光伏在降低化石能源消費(fèi)、促進(jìn)節(jié)能減排的同時(shí)，也對配電網(wǎng)的**運(yùn)行提出了新的挑戰(zhàn)。在配電網(wǎng)運(yùn)行中，各節(jié)點(diǎn)的實(shí)時(shí)負(fù)荷與分布式電源出力共同決定了系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。因此，在進(jìn)行分布式光伏規(guī)劃時(shí)，需要對該區(qū)域的負(fù)荷特性和光伏出力特性進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)測，并對光伏接入可能帶來的電壓風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行科學(xué)評估，從而制定出選址布局和容量配置方案。

關(guān)鍵詞：新能源；分布式光伏；電壓風(fēng)險(xiǎn)

1. 概述

湖北荊門晨旭智能屋頂光伏發(fā)電項(xiàng)目（以下簡稱“本項(xiàng)目”）是響應(yīng)國家“優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，提供更加清潔、可靠的能源”的號召，投資建設(shè)的分布式光伏發(fā)電應(yīng)用示范項(xiàng)目。

本項(xiàng)目位于湖北荊門，利用現(xiàn)有廠房屋頂建設(shè)分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目，總建設(shè)規(guī)模約為8080kW。通過用戶配電站接入公共電網(wǎng)，屬于荊門市供電公司管理范圍。

本文聚焦于光伏電站接入系統(tǒng)的方案論證，深入探討與之相關(guān)的繼電保護(hù)、**自動(dòng)裝置、通信及調(diào)度自動(dòng)化技術(shù)方案并且制定對電壓波動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)的額技術(shù)措施。

項(xiàng)目現(xiàn)場

2. 現(xiàn)有電網(wǎng)情況

本項(xiàng)目涉及的公用變電站和線路為220kV變電站和用戶自建專線，在既有的10kV用戶變電站內(nèi)，近期新增了7臺10kV配電變壓器，其額定容量依次為2000kVA、1600kVA、250kVA、2000kVA、630kVA、1250kVA和1000kVA。光伏發(fā)電單元所輸出的直流電能，經(jīng)逆變器轉(zhuǎn)換為交流電后，通過上述新增變壓器升壓至10kV電壓等級，并借助10kV電纜以T接方式并入220kV變電站的相應(yīng)線路。截至目前，該變電站已接入及處于接入過程中的分布式電源總?cè)萘繛?27.1MW，而該變電站剩余的可接入容量為52.71MW，因此本期分布式電源的接入需求可得到充分滿足。

現(xiàn)有供電示意圖如下：

用戶配電站現(xiàn)供電示意

3. 技術(shù)方案

本項(xiàng)目通過2個(gè)并網(wǎng)點(diǎn)上網(wǎng)，2個(gè)并網(wǎng)點(diǎn)的裝機(jī)容量分別為5.99MW、2.535MW（交流側(cè)）由7個(gè)光伏發(fā)電單元構(gòu)成。該項(xiàng)目運(yùn)營模式為全額上網(wǎng)。利用廠房屋頂建設(shè)光伏發(fā)電系統(tǒng)，關(guān)鍵設(shè)備光伏組件、逆變器、變壓器等采用國內(nèi)知名產(chǎn)品。本項(xiàng)目光伏發(fā)電系統(tǒng)所輸出的直流電經(jīng)組串式逆變器轉(zhuǎn)換成交流電后，就地升壓至10KV，經(jīng)開關(guān)柜通過1回出線接入至廠區(qū)10KV進(jìn)線母線的用戶側(cè)，實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)。變電站近三年負(fù)荷平均-0.15MW，考慮主變 N-1 情況下，另一主變負(fù)載不超過80%，則該變電站可接入的分布式光伏容量為179.81MW，目前該變電站已接入及在途分布式光伏容量共 127.1W，因此剩余可接入容量 52.71MW。滿足本期接入需求。針對于光伏發(fā)電并網(wǎng)引起電壓偏差電能質(zhì)量問題的機(jī)理采用A類電能質(zhì)量在線監(jiān)測裝置，對光伏發(fā)電可能引起諧波、直流分量、電壓波動(dòng)和閃變、三相不平衡度、注入電網(wǎng)直流分量進(jìn)行在線監(jiān)測。

3.1. 升壓變壓器及高低壓配電設(shè)備

本項(xiàng)目配備7臺三相交流2000KVA的干式變壓器。額定電壓10.5±2×2.5%/0.38kV，接線組別為Dy11。交流頻率為50Hz,可以戶外使用，能效等級滿足國家規(guī)范要求。

3.2. 繼電保護(hù)及**自動(dòng)裝置

本光伏電站內(nèi)主要電氣設(shè)備采用微機(jī)保護(hù)，以滿足信息上送。元件保護(hù)按照《繼電保護(hù)和**自動(dòng)裝置技術(shù)規(guī)程》（GB14285－2006）配置。

1）線路保護(hù)

本項(xiàng)目為10kV并網(wǎng)，建議光伏開關(guān)站總出線開關(guān)建議光伏開關(guān)站總出線開關(guān)配置線路方向過流等保等護(hù)，包括三段可經(jīng)復(fù)壓和方向閉鎖的過流保護(hù)，三段零序過流保護(hù)、過負(fù)荷并具備低周減載功能，以便線

路發(fā)生故障時(shí)快速切除，避免事故范圍擴(kuò)大。

2）頻率電壓異常緊急控制裝置

本項(xiàng)目光伏并網(wǎng)點(diǎn)斷路器要求具備失壓跳閘功能，不設(shè)重合閘，可通過逆變器內(nèi)低壓保護(hù)與頻率保護(hù)實(shí)現(xiàn)解列，不配置獨(dú)立的**自動(dòng)裝置。裝置通過檢測系統(tǒng)頻率，根據(jù)系統(tǒng)頻率的變化按用戶設(shè)定的頻率定值，當(dāng)系統(tǒng)頻率低于 定值時(shí)，自動(dòng)切除負(fù)荷。為保證裝置可靠動(dòng)作，系統(tǒng)正常時(shí)對低頻減載功能進(jìn)行閉鎖，當(dāng)系統(tǒng)頻率下降到一定程度時(shí)才解除閉鎖。為防止系統(tǒng)發(fā)生負(fù)荷反饋引起裝置誤動(dòng)，采用了低電壓、欠電流和滑差閉鎖。

低電壓閉鎖判據(jù)為:Ua低于低電壓閉鎖定值，同時(shí)零序電壓3U0低于8V，或PT斷線時(shí)，閉鎖低頻減載出口。滑差閉鎖判據(jù)為:df/dt大于滑差閉鎖定值時(shí)，閉鎖低頻減載出口。欠流閉鎖判據(jù)為：三相電流Ia、Ib、Ic均低于欠流閉鎖定值時(shí)，閉鎖低頻減載出口。裝置通過檢測系統(tǒng)頻率，根據(jù)系統(tǒng)頻率的變化按用戶設(shè)定的頻率定值，當(dāng)系統(tǒng)頻率高于定值時(shí)，自動(dòng)切除負(fù)荷。

對于光伏電站，公共連接點(diǎn)的電壓偏差、電壓波動(dòng)應(yīng)滿足GB/T 12325-2008和GB/T12326-2008的規(guī)定。當(dāng)電壓異常時(shí)，按照表1中要求的時(shí)間停止向電網(wǎng)線路送電，此處要求適用于三相系統(tǒng)中任何一項(xiàng)。其中UN為光伏電站并網(wǎng)點(diǎn)的電網(wǎng)標(biāo)稱電壓，分閘是指異常狀態(tài)發(fā)生到逆變器停止向電網(wǎng)送電的時(shí)間。當(dāng)頻率異常時(shí)，按照表2所表示的電網(wǎng)頻率偏離下運(yùn)行。

表1 光伏電站在電網(wǎng)電壓異常時(shí)的響應(yīng)要求