浅谈大规模分布式光伏接入对电网规划和运行的影响吴旭

浅谈大规模分布式光伏接入对电网规划和运行的影响吴旭

吴旭

（国网江苏省电力公司镇江供电公司江苏镇江212001）

摘要：太阳能光伏发电作为一种可持续的能源替代方式，于近年得到迅速的发展，这其中，分布式光伏应用最为广泛。但分布式光伏由于其间隙性、随机性的特点，大量接入会对电网的运行产生不利影响。本文主要分析大规模分布式光伏接入对电网规划和运行的影响。

关键词：分布式光伏；电网规划

截止2015年12月底，镇江地区光伏并网容量达7.17万千瓦，地区光伏单体装机容量普遍较小，以自然人屋顶光伏居多；并网电压等级广，从0.22kV~110kV，运营模式以自发自用，余电上网为主。全市2015年光伏发电量3148万千瓦时，同比增长126%。

根据光伏出力特性分析，夏季典型日，镇江地区光伏有效出力时间段为上午6点至下午18点，持续时间12个小时；光伏最大可能出力时间段为上午9点至下午15点，持续时间6个小时。

2015年，镇江地区扬中市政府积极响应国家能源战略，充分利用良好的新能源产业基础和比较优势，率先提出了绿色能源岛（太阳岛）的建设目标，重点建设屋顶分布式光伏发电、风电、生物质能等清洁能源项目，打造清洁、低碳、安全、高效的高比例可再生能源生产和消费模式。到2020年，分布式光伏发电装机容量达400MW以上，绿色清洁能源占比达33%。

种种迹象表明，高渗透率分布式电源大规模接入对电网规划、运行等方面将产生较多不利的影响。

1、对电网规划的影响

（1）增加电力负荷的预测难度。

由于用户可根据自身实际需要安装和使用光伏电源，为自身及区内其他用户提供电源，这些光伏电源与电力负荷相抵消，从而对规划区负荷增长的模型产生影响。同时光伏电源安装点存在不确定性，而光伏发电量又受到气候等自然条件的影响，其输出电能有明显的随机特性，因此增加电力负荷的预测难度。

（2）配电网网架规划更加复杂。

现有电网的设计是按照满足常规能源发出的电力由高压电网逐级传输和配电网分配供给，当接入分布式电源后现有的配电网不仅具有配电的作用还具有输电的作用，因此在新的配电网中，网架的规划更加复杂。分布式光伏系统的接入改变了配电网的输电特性，而且带来了线路传输容量的随机性问题。

2、对配电网运行影响

（1）对配网局部电压稳定的影响

目前的各种配网结构中，静态和动态电压的变化都会对线路保护、系统运行安全造成影响。稳态运行状态下，电压理论上沿传输线潮流方向逐渐降低。分布式光伏接入后，由于传输功率的波动和分布式负荷的特性，使传输线各负荷节点处的电压偏高或偏低，导致电压偏差超过安全运行的技术指标。在大规模分布式光伏接入后，配电网局部节点存在静态电压偏移的问题。

另一方面，因为分布式光伏电站的输出功率受太阳辐射量的影响具有一定的波动性，输出功率的波动性关联会造成配电网线路的电压的波动，尤其是在那些负载较低的线路上。

（2）对电能质量管理的影响

大规模光伏发电装置接入电网运行后，电网中用户端电子器件的数量不断增长，向系统注入了大量的谐波，对电力系统也造成了一定的负担和污染。在运维管理方面，对谐波的监测和治理提出了更高的要求。

（3）对网损管理的影响

分布式光伏接入配网后，配电系统将由原有的单电源辐射式网络变为用户互联的多电源互联的网络，电网的潮流分布将发生根本性的变化，负荷大小和方向都很难预测，网损不但与负载等因素有关，还与系统连接的电源具体类型、容量大小都密切相关，而目前的线损理论计算与监测方式，均不适用于将来的配电网络，对网损管理带来了很大的影响。

（4）对继电保护设备的影响

分布式电源的引入，配电网潮流的不确定性增加，导致继电保护误动作，对电力系统继电保护的设置和动作值的整定增加了一定难度，需要解决好可靠性问题，特别是继电保护的配合问题。分布式电源一般通过10kV馈线接入配电系统，而这一级别的配电系统，一般采用3段式电流保护（瞬时电流速断保护、定时限电流速断保护、过电流保护）。分布式电源的接入可能导致保护装置的灵敏度降低，甚至拒动，还可能导致保护装置误动作，以及相邻线路的瞬时速断保护装置误动作，失去选择性。

3、对电网管理的影响

（1）对电网检修的影响

分布式光伏发电大多在用户侧并网，当出力与负荷就地平衡时，就会存在孤岛效应问题。当电力检修人员在维护接有分布式光伏发电系统网侧线路或设备时，一旦分布式光伏发电的防孤岛保护功能失效，将给电力检修人员的现场安全作业等带来隐患。当电网因事故或停电检修而失电时，如果分布式光伏发电系统的出力与本地负荷相匹配，就可能发生孤岛效应，造成待检修线路带电，给系统设备和相关人员带来安全隐患。

（2）对电网建设的影响

国家电网公司为服务好可再生能源项目接入，承诺电网公司负责建设电源送出工程。目前，国家电网公司对于可再生能源接网工程立项后，根据国家规定需经过设计招标、工程设计、施工、物资招标、物资到货、工程施工、投运前准备工作。从项目立项到施工投运，预估时间为300多天。总体来说，光伏电源本体工程建设周期较短（约2-3月），与公司建设配套送出工程进度严重不匹配，造成发电企业与电网公司的矛盾。

（3）对电网各项安全规范管理的影响

由于分布式电源没有建立统一的监控平台，无法对每一个并网点进行有效管控。可再生能源大规模接入对安全规范管理的影响主要集中在分布式电源接入所带来的问题。

首先，是具有专业资格人员的匮乏。随着有调度关系的分布式光伏的大量接入，值班人员易出现短缺或证件不全，给调度的运行管理带来不便。目前镇江电网10kV及以上并网的分布式光伏，并网点的实时及电能信息，通过2套GPRS无线终端采集后，经公网送方天公司处理后，再回送给各地区公司，目前2套GPRS无线采集终端随着运行时间的增加，设备故障不可避免，如果一直由系统负责运维，费用及人工压力较大。

其次，是参差不齐的元器件厂家。分布式光伏逆变器目前没有国家认可的机构能够提供交接试验服务，而逆变器厂家也不能够针对每一台销售的逆变器进行详细的出厂试验，仅能提供简单的出厂报告，相关关键指标（过欠压、过欠频、防孤岛等）没有数据，只能简单的表示是否合格。而电网的安全很大程度上依赖于逆变器的防孤岛功能，目前仅能要求客户提供型式试验报告。对于已投运的逆变器也没有预防性试验要求。分布式光伏并网设备的预防性试验内容及周期没有相应的规定。其开关目前均是在原有经过国家强制认证的开关上改造而成，缺乏专门定制的分布式电源并网开关设备。这些都成为了电网的安全隐患。

4、针对上述问题，提出了以下几点建议

（1）加快电网网架结构的优化完善，提升分布式电源消纳能力

随着越来越多的分布式电源接入到电网络中，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可能会发生很大的改变。这种改变带来的挑战和机遇将要求电力网络从规划、设计、运行和控制等方面进行升级换代。在可以预见的将来，大量被消费的电能将来自低压电网络，提前对电网的结构进行升级换代和优化显得尤为重要。

（2）努力提升分布式电源接入服务质量，完善辅助服务机制

随着分布式电源的大规模接入，并网设备的监控管理、运行设备的检测试验管理、值班人员的运行管理、线路检修操作的管理等方面都需要进一步完善相应的规定或制定新的执行标准，提升服务质量。大力推进建设需求侧管理系统，发挥智能电网负荷的主观能动性，构建“源网荷”协调统一发展新模式。

参考文献：

[1]刘洁，袁松振，杨海柱.分布式光伏发电系统对电网的影响与对策[J].通信电源技术，2013，30（2）：41-43.