分布式光伏电源接入方式及其保护与控制措施

分布式光伏电源接入方式及其保护与控制措施

谢杨健

(合肥京东方光电科技有限公司安徽合肥230012)

摘要：随着光伏发电本体技术的日趋成熟，我国也出台了相应的新能源利好政策，通过实地考察从分布式能源特征入手，积极消纳新能源，并确保电网安全运行。本文总结了分布式光伏电源的接入方式，探讨其对配电网的影响，从而针对性的提出了相应的保护与控制措施，期望能提高配电网系统的适应能力，促使电网安全运行。

关键词：分布式光伏；接入方式；影响；保护与控制措施

分布式光伏电源通过并网发电的方式应用于中、低压配电网中，由于自身对能源的不可控，存在一定的随机性、波动性，需要配备电能存储设备。文章通过分析分布式光伏电源的接入方式，发现必须对其进行严密监控，并在实施过程中加大监督管理力度；在实际操作上掌握其运行特点，不断提高光伏电站端与配电网端的适应能力，在保证光伏电网与配电网的安全运行下，积极响应国家政策，提高新能源设备利用率。

一、区域用电负荷情况与分布式光伏电源的接入方式

（一）用电负荷情况

我区平均气温为16℃~17℃，其中1月最低，平均3℃，7月最高，平均气温28.61℃，降雨时空分布不均。就2015年统计看来，本区域电网的负荷水平较高，负荷率变化较平缓，最高负荷为6536兆瓦，1~12月平均日负荷率为87.2%，其中2015年各月最大负荷及最大负荷利用小时数如表1所示。

从表中统计的数据可以看出，夏季是本区域电网负荷的高峰期，如果接入部分光伏电源作为备用负荷，能够在一定程度上缓解电网的供电压力。就本区域的分布式光伏电源的接入情况看来，可接入的容量保守估算为1320兆瓦，可目前接入的容量为32兆瓦，具备较强的光伏电源的接纳能力。

（二）分布式光伏电源的接入方式

目前，本区内分布式光伏电源是以10千伏及以下电压等级接入公用电网运行，并与配电网并网运行，相互补充，缓解区域内用电高峰期的压力。

1、采用10千伏专线并入公用电网

这种方式是直接用10KV的电缆线在光伏电站的出线端与供用电网的10KV母线相连，而公共电网的10KV母线主要是开关站或变电站的出线间隔，如图1所示。

图1采用10kV专线并入电网的方式并入公共电网

这种典型的接入方式一般应用于商化的小型发电公司，能够直接与电网企业进行交易，有利于配电网的综合调度，安全性较高，对其他用户影响较小。

2、T接方式并入10KV公用电网线路

当公用电网架空线上无法安装光纤通信设备，无法调度光伏电站时，多采用T接入方式，如图2。

图2T接方式并入10KV公用电网线路

这种接入方式对于光伏电源企业来说，形式多样，较为经济。但是在一定程度上威胁了电网安全运行，如果将其统一纳入电网管理中，有利于配电网完善调度自动系统。

3、分布式光伏电源接入380V低压母线

分布式光伏发电系统直接通过电缆连接配电变压器380V配电系统，如图3所示。

图3分布式光伏接入380V低压母线

这种接入方式一般为民用、自用、余电上网等小型的光伏电源，其装机不超过6MW。目前，随着科技进步与光伏产品价格下降，智能家居使用范围越来越广，这种并网接入方式将会越来越多，但是其分散性、反调峰特性、规模化、无调度管理等特征，对电网运行的安全带来一定威胁。

二、分布式光伏电源接入对配电网的影响

分布式光伏电源作为一种新型的技术，在接入传统的配电网之后，在充分发挥自身作用，缓解用电压力的同时对配电网的安全运行带来不利的影响，其主要方面表现在以下几个方面。

首先，引起电压波动。分布式光伏电源在接入之后，就会造成沿馈线潮流方向传输功率减少，促使沿馈线各负荷节点处的电压抬高、偏离正常值等。在不同光照条件下，如果电源功率较大，会对电压造成波动及闪变。

其次，会产生孤岛效应。孤岛效应是指光伏装置在断电的情况下依然向供用电网输送电量。在实际工作中，孤岛效应一旦产生就会影响整个电网及其它正常用电的用户，甚至严重威胁检修工作人员的生命安全。

最后，影响短路电流。目前研究表明，在配电网发生短路时，分布式光伏电源接入之后仍会提供短路电流。配电网中短路保护措施一般是过流熔断，但是分布式光伏电源没有断开，故障点的短路电流与网侧单一线路计算值将会存在差异，导致系统保护无法正确运作，网测不能快速切除故障，危及线路安全。短路电流主要来自主网，当发生单相或三相故障时，分布式光伏电源以逆变器方式接入，对短路电流的影响很小，应注意其规模化后对上一级电网短路电流的影响。

三、分布式光伏电源接入配电网的保护与控制措施

分布式光伏电源只有充分融入配电网中，才能真正的实现自身价值，它们相互补充共同作用。只要对分布式光伏电源的接入采取有效可行的保护、控制措施，就能充分发挥其作用。

（一）控制过高电压

针对分布式光伏电源在接到配电网之后对电压造成负荷节点电压不断提高的情况，，可在配电网络中设置有变压器或调压器等设备，对其进行保护或控制，在光伏电源集中地区，可选用动态无功补偿（SVG）调节无功，稳定电压。在电网部分区域分布式电源达到一定规模后，应做好运行分析，并适时开展网源协调改造等方式，保证发电设备安全，控制分布式光伏电源电压。

（二）防范孤岛效应

防范断电情况下产生的孤岛效应，一方面可以加强光伏电源近区负荷监控、预测，做好电站出力与负荷统计分析，当电站出力大于或等于干线负荷时，可对配电网进行分网改造；另一方面可以加强电站保护装置的维护力度，在保证系统要求的同时，尽可能加强与配电网网侧保护及安全自动装置定值配合，使其在电站无故障条件下，能够快速、可靠的将电站与系统隔离。

（三）控制短路电流

光伏电站集中在一个区域，随着其规模不断扩大，其问题故障也相对突出，应该及时检核负荷支线末端。如出现短路故障时，及时检核支线的热稳定以及光伏电站与公用并网段线路的短路电流情况，定期更换导线、支线等的保护设备，从而提高光伏电站过电流保护的灵敏度。在需要时对配电网进行分网改造。

四、结语

本文总结了分布式光伏电源的接入方式，探讨其对配电网的影响，从而针对性的提出了相应的保护与控制措施。文章通过分析分布式光伏电源的接入方式，发现必须对其进行严密监控，并在实施过程中加大监督管理力度；在实际操作上掌握其运行特点，不断提高光伏电站端与配电网端的适应能力，在保证光伏电网与配电网的安全运行下，积极响应国家政策，提高新能源设备利用率。

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