作者：杨涛 梁屿
来源：《科技资讯》 2013年第32期
杨涛 梁屿
(烟台电力经济技术研究所 山东烟台 264000)
摘 要：目前我国分布式光伏发电还处在发展初期,相关标准仍不不完善。本文通过对实际工作的总结,对居民用户低压分布式光伏发电并网方案进行了探讨。
关键词:分布式光伏发电 居民用户 低压并网
中图分类号:TM615 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2013)11(b)-0116-02
中国是世界上太阳能最丰富的国家之一,辐射总量在3.3103～8.4106 kJ/m2之间。全国总面积2/3以上地区年日照时数大于2000 h。光伏发电资源开发,对优化能源结构、保护生态环境、促进经济社会可持续发展,具有十分重要的意义。
根据国家能源发展规划,结合国际、国内能源发展现状及经济形势,国家出台了一系列政策支持光伏这一新兴战略产业的发展。在这种大背景下,国家电网公司也向社会发出承诺,任何个人和企业都可以申请分布式光伏发电接入公共电网。
笔者作为电力咨询设计从业人员,在日常工作中受理、参与了多项居民用户分布式光伏发电接入电网的工程项目。结合实际工程经验,本文对低压居民用户分布式光伏发电参考方案的探索总结如下。
1 方案概述
居民用户的分布式光伏发电一般装机面积较小,容量一般小于300 kW。根据有关规定,单个并网点容量300 kW以下推荐采用380/220V低压接入(其中装机容量8 kW以下可采用单相接入)。
运营模式可由用户自主选择采用统购统销/自发自用/余量上网。本文以常见的自发自用/余量上网模式进行分析。
2 接入系统一次
2.1 送出方案
典型的方案为光伏电站通过一回线路接入380/220V用户配电箱。
2.2 电气计算
2.2.1 短路电流计算
通过计算最大运行方式下,公共连接点和光伏并网点在接入前后的短路电流,为开关设备选择提供依据。当无法确定光伏逆变器具体短路特征参数情况下,光伏的短路电流可按1.5倍额定电流计算。
并网逆变器具有快速调节特性,对于弱电力系统,极易引起暂态电压稳定问题。《城市电力网规划设计导则》要求分布式电源短路比不低于10。
2.2.2 无功平衡
光伏电站应保证并网点处功率因数在0.98(超前)～0.98(滞后)范围内。
2.3 主要设备选择原则
2.3.1 主接线
380/220 V采用单元或单母线接线。
2.3.2 送出线路截面
光伏送出线路电缆截面需根据送出容量、并网电压等级选取,并考虑发电效率等因素;380 V电缆可选用20 mm2、240 mm2等截面。
2.3.3 断路器型式
选用微型或塑壳式断路器,根据短路电流选择设备开断能力;断路器应具备电源端与负荷端反接能力。(根据有关规定:开关应具备失压跳闸及检有压合闸功能。)
2.4 电网系统对光伏电站的技术要求
2.4.1 电能质量
由于光伏发电系统出力具有波动性和间歇性,另外光伏逆变器含有大量电力电子设备,接入
配网会对电能质量产生影响,包括谐波、电压偏差、电压波动、电压不平衡度和直流分量等方面。
(1)谐波。
光伏接入后,公共连接点的谐波电压应满足GB/T14549-1993《电能质量公共电网谐波》的规定。
另外,公共连接点处的总谐波分量(方均根)应满足GB/T 14549-1993《电能质量 公共电网谐波》的规定,其中光伏电站向电网注入的谐波电流允许值按光伏电站安装容量与其公共连接点的供电设备容量之比进行分配。
(2)电压偏差。
光伏接入后,公共连接点的电压偏差应满足GB/T 12325-2008《电能质量 供电电压偏差》的规定,380V三相供电电压偏差为标称电压的±7%;220V单相供电电压偏差为标称电压的＋7%、－10%。
(3)电压波动。
对于光伏电站出力变化引起的电压变动,其频度可以按照1＜r≤10(每小时变动的次数在10次以内)考虑,因此光伏电站接入引起的公共连接点电压变动最大不得超过3%。
(4)电压不平衡度。
光伏接入后,公共连接点的负序电压不平衡度应不超过2%,短时不得超过4%;其中由光伏电站引起的负序电压不平衡度应不超过1.3%,短时不超过2.6%。
(5)直流分量。
光伏电站向公共连接点注入的直流电流分量不应超过其交流额定值的0.5%。
2.4.2 电压异常时的响应特性
光伏电站应按照下表要求的时间停止向电网线路送电。
2.4.3 频率异常时的响应特性
光伏电站应能够在下表所示电网频率偏离下运行。
2.4.4 并网逆变器
逆变器应符合国家、行业相关技术标准,具备低电压闭锁、检有压自动并网功能(推荐采用低于20%UN、0.1s闭锁发电,检有压85%UN自动并网控制参数)。
3 接入系统二次
3.1 系统继电保护及安全自动装置
3.1.1 380/220V线路保护
并网点的断路器应具备短路瞬时、长延时保护功能和分励脱扣、欠压脱扣功能。断路器还应具备反映故障及运行状态辅助接点。
3.1.2 防孤岛检测及安全自动装置
380/220V电压等级不配置防孤岛检测及安全自动装置,采用具备防孤岛能力的逆变器。逆变器必须具备快速监测孤岛且监测到孤岛后立即断开与电网连接的能力。
3.1.3 10 kV侧校验
接入系统需要校验电网10 kV侧的相关保护与安全自动装置是否满足光伏接入要求。
3.2 系统调度自动化
3.2.1 远动系统
电源点的调度关系需由相关调度中心根据项目具体情况确定。目前情况下,居民分布式光伏发电只需要上传发电量信息,并送至主管机构,不配置独立的远动系统。
3.2.2 电能量计量
根据运营模式,在并网点设置单套并网电能表,在产权分界点设置关口计量电能表。
技术要求:计费关口点电能表精度要求不低于1.0级,有关电流互感器、电压互感器的精度需分别达到0.5S、0.5级。电能表采用静止式多功能智能电能表,至少应具备双向有功和四象限无功计量功能、事件记录功能,应具备电流、电压、电量等信息采集和三相电流不平衡监测功能,配有标准通信接口,具备本地通信和通过电能信息采集终端远程通信的功能。
3.3 系统通信
3.3.1 信息需求
380/220V接入系统方案暂时只需要上传发电量信息。
3.3.2 通信方案
发电量信息的上传可采用有线和无线两种方式,一般根据当地设备配置、使用习惯及现场情况决定。当现场原本具备电能量采集终端设备时,可考虑将新增表计接入原有终端设备。也可考虑采用计量表计及终端合一型设备。接入时,应满足安全防护的要求。
4 结语
分布式光伏发电具有资源分散、项目容量小、用户类型多样、发电出力具有波动性和间歇性等特点,加之我国分布式光伏发电还处在发展初期,相关政策、标准不配套、不完善,建设和管理复杂。本文通过对前期项目实践的总结,对目前日益增多的居民用户分布式光伏发电并网方案进行了探索,期望能为相关工作人员或者用户提供参考。
参考文献
[1] GB/T19939-2005,光伏系统并网技术要求[S].
[2] GB/T12325-2008,电能质量，供电电压偏差[S].
[3] GB/T14549-93,电能质量，公用电网谐波[S].
[4] GB/T 14285-2006,继电保护和安全自动装置技术规程[S].
[5] DL 448,电能计量装置技术管理规程[S].
[6] Q/GDW617-2011,国家电网公司光伏电站接入电网技术规定[S].
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