分布式光伏发电并网现状及案例研究

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  摘要:随着我国颁布了一系列的光伏发电扶持政策后,社会各界对于光伏发电的项目关注度不断的提高。光伏发电作为一种清洁能源,同时也是我国节能发展的趋势。本文重点对分布式光伏项目大规模并网对电网的影响进行初步的了解。
  关键词:分布式;光伏发电;案例
  1光伏发电并网情况现状
  2011年,全球光伏新增装机容量约为27.5GW,较上年的18.1GW相比,涨幅高达52%,全球累计安装量超过67GW。全球近28GW的总装机量中,有将近20GW的系统安装于欧洲,但增速相对放缓,其中意大利和德国市场占全球装机增长量的55%,分别为7.6GW和7.5GW。2011年以中日印为代表的亚太地区光伏产业市场需求同比增长129%,其装机量分别为2.2GW,1.1GW和350MW。此外,在日趋成熟的北美市场,新增安装量约2.1GW,增幅高达84%。
  1.1分布式光伏发电的基本概念
  所谓的光伏发电,指的是利用半导体技术来实现发电。具体来说,就是利用半导体材料的光电效应,促使太阳能在物理作用下转化为电能。因为太阳能本身是一种清洁的自然资源,其在进行转换的过程中无论是从地域特点考虑,还是从整个发电的过程,都是较为灵活的方式,因此分布式光伏发电被政府部门广泛看好。
  1.2分布式光伏发电的基本特点
  光伏发电建设规模灵活,整体资本投入相对较少,运行费用低,投资优势越来越明显。此外在具体的技术实现过程中,建设周期较短,进行发电操作十分灵活,过程中一般无需增加专用高压设备,导致该发电技术实际应用中越来越容易实现。
  目前我国分布式光伏发电井网主要有两种方式,一是居民户小型光伏项目,通过低压线井网,直接接入公用配电网(如图1所示)。二是企业投资光伏项目,一般通过用户内部低压线路井网,后经用户高压专变升压后接入公用电网(如图2所示)
  分布式光伏电网发电的特点为:
  1.资源丰富;
  2.安全可靠,无噪声,无污染排放外,绝对干净(无公害);
  3.物资源分布地域的限制,可以通过利用建筑屋面的优势;
  4.能源质量高;
  5.使用者从感情上容易接受;
  缺点:
  1.分布式光伏电网占据的面积过大;
  2.能够有效获取四季、昼夜以及阴晴气象条件等能源;
  ③发电成本高
  ④光伏板制造过程中不环保
  2.1对电网电压的影响
  分布式光伏并网发电过程中,会对整个电网电压的稳定性带来一定的影响。配电网通常呈辐射状,在稳定运行的情况下,电压沿馈线方向逐渐降低。接入光伏电源后,由于馈线上的传输功率减少,使沿馈线各负荷节点处的电压被抬高当并网点位于线路末端,且容量足够大时,会出现负荷节点电压偏移超标的情况,而其电压抬高多少与光伏电源位置和总量大小有着直接的联系。其次当大量并网光伏电源接入时,光伏电源对电压的影响还体现在可能造成电压的波动和闪变。由于光伏电源的出力随入射的太阳辐照度而变,可能会造成局部配电线路的电压波动和闪变,若跟负荷改变叠加在一起,将会引起更大的电压波动和闪变。
  2.2对电能质量的影响
  逆变器作为分布式光伏并网的关键设备,采用大量电力电子元器件组成,其原理是通过电子开关的快速切换,实现直交流的互换上网,在这个过程难免要产生大量谐波,特别是当同一变电台区安装有较多同一厂家型号的逆变器时,同类型的逆变器(内在电路和控制策略一致)会造成特定次数的谐波叠加,谐波超标情况更为明显。2.3对继电保护的影响
  光伏发电并网给电力系统继电保护带来许多影响。我国现有配网,多数是以单电源放射状结构为主,但是这种方式明显不适于分布式光伏发电入网模式,如果光伏系统接入位置距离故障点比较近且容量达到一定值时,很可能引起误动。如果故障点在光伏系统的下游时,流过线路保护的短路电流比米接光伏系统是反而小,此时会降低保护的灵敏性。
  3 对分布式光伏发电带来的影响的应对措施
  分布式光伏发电技术的使用能够改善未来电力过度紧张的问题,为适应未来大规模分布式光伏电源的接入,保证电网的安全稳定运行,提出以下对策建议。
  3.1合理規划是基本前提
  随着越来越多的分布式电源接入到配电网络中,集中式发电所占比例将有所下降,电力网络的结构和控制方式将会发生改变,这种改变带来的挑战和机遇将要求电力网络从设计、规划等各方面要进行升级换代,合理规划分布式电源接入位置和容量,在最大限度的利用光伏发电量的同时,将负荷节点的电压偏移等电网安全运行指标控制在规定的范围内,引导分布式光伏有序接入电网。
  3.2做好光伏项目并网计算分析是依据
  (1)认真做好变电站、台区并网分布式电源的统计管理工作,特别是要做好台区单相并网逆变器的安装管控,确保三相并网容量平衡。因光伏发电存在随意性及快速调节特性,对低压弱电系统极易引起系统电压不稳定,根据城市电力网规划设计导则理誓求分布式电源短路比不低于10。《光伏电站接入电网技术规定》要求台区低压分布式电源并网容量一般不超台区容量的25%。
  (2)加强光伏发电并网配电系统的电能质量监测,严格执行《光伏发电系统接入配电网技术规定》,光伏发电并网运行时向公共点注入的谐波电流等电能质量指标应满足GB/T14549-1993的要求。其次分布式光伏电源并网后将改变原配电系统的故障特征,使故障后电气量变化更加复杂,需要认真开展分布式光伏并网后保护的计算校核,确保电网保护的正确动作,故障快速切除。
  3.3严把入网产品质量及安装工程验收是关键
  在进行光伏发电并网过程中,要加强并网设备质量的把关,严格按照国家下发的光伏设备入网相关管理规定执行,选用国家认监委批准的认证光伏设备,坚决杜绝“三无”等不合格产品进入系统运行。严格按照国家《光伏发电工程验收规范》等相关标准,做好分布式光伏工程并网验收检查,相关安全数据试验分析工作,最大限度提高分布式光伏电源并网安全运行水平。
  3.4加强分布式光伏并网运行监测是重要方式
  积极采用新技术加强分布式光伏并网电力系统的监控、调度,采用新的电网保护和控制技术,及时检测控制电网孤岛的发生,保证故障快速、可靠切除和及时恢复供电。
  4.分布式光伏发电并网成功案例
  我国某地的某新能源开发公司1000千瓦光伏发电站在商洛并网发电。这属于该省第一个分布式光伏发电站。调查得知,该公司已经在全省受理了11户分布式光伏发电项目的并网申请,其发电容量高达20600千瓦,其中最小单户容量为3000瓦,最大单户容量为6000千瓦,统一为屋顶覆设太阳能板。
  分布式光伏电源主要特点是位于用户附近,其所用的电能皆是就地利用,接入电网等级为10千伏及以下的电压等级,同时其单个并网点总装机容量应小于6000千瓦的发电项目。
  该光伏发电站投资4800万元,是商洛市首个新能源项目,也是国家2012年第二批金太阳示范项目,今年8月二期5000千瓦光伏发电站建成后,项目总装机将达到6000千瓦。
  据了解,新建光伏电站的运行寿命一般为25年,6000千瓦光伏发电站25年总发电量1.36亿千瓦时,将节约标煤4.9万吨,减少二氧化碳排放量3.29万吨。
  5.结论
  分布式光伏发电以其节能、绿色环保等优势,发展上升势头将不可阻挡。随着越来越多的分布式光伏电源接入到配电网中,配电网的设计、规划、营运和控制都要升级换代来适应其发展,这些都需要电力工作者慢慢研究,但是伴随着分布式光伏发电技术的日益成熟,其必将引领电力发展进入一个全新时代,智能电网正在悄然向我们走来。
  参考文献:
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