1、光伏接入系统请示 浙江电力 光伏电站接入配电网典型设计研究 白 熊 王骏海 高振宇 周昱甬 华北电力大学北京 XX市电力局杭州 分析光伏发电系统的分类和并网电压等级准入功率研究并网点与公共连接点的要求配电设备选择的要求保护及平安自动装置通信与监测以及电能计量提出了光伏发电接入配电网的典型设计技术标准和管理要求 关键词光伏电站接入配电网典型设计 中图分类号文献标志码文章编号 近年来XX省政府出台了加快光伏电源等可再生能源推广应用的假设干意见规划XX省未来三年要实现六个一百和一个示范工程大批以光伏电源为主的可再生能源工程申请已获批准以积极的姿态应对大量可再生能源接入系统并充分考虑由此带来的影响已成
2、为电力公司所面临的重要课题 光伏建筑一体化电源的大规模接入电网给电网的规划运行控制和管理带来了一系列挑战为应 对大规模光伏电源接入给电力系统带来的冲击保障光伏电源接入后的电网能平安稳定运行并可靠地向电力用户提供优质电力XX省电力公司承担了国家电网公司关于分布式光伏电源接入配电网的规划设计和运行控制技术研究课题XX省电力试验研究院和XX市电力局分别承担了其中的规划设计和运行控制研究工作XX市电力局就配电网网架模型的建立光伏电源并网后负荷预测与电力电量平衡方法分布式光伏电源并网对配电网可靠性的影响光伏电站与调度系统配电网自动化系统的信息交互技术光伏发电电能计量计费技术等进行了深入研究 目前该研究工
3、程已取得阶段性成果编制了光伏电站接入系统典型设计方案年 月 并于 日通过由国家电网公司专家和高校教 典型设计的目的和意义 目前光伏发电及并网还缺乏相应的管理规定技术标准不完善国家政策和鼓励措施也未考虑对电网企业综合经济效益的补偿因此对光伏发电产业和电网企业的健康有序开展产生了一定的不利影响同时光伏电源出力的间歇性周期性和随机性计费供电可靠性和分布式 加上逆变器并网 孤岛 效应等因素也会影响电网电能质量电量计量 随着大容量并网光伏电站 授组成的评审组的审核典型设计研究的主要内容 并网光伏系统多以分布式电源形式接入配电网研究光伏电源并网对配电网的影响主要从以下两方面考虑一方面光伏电源属于间歇式电源
4、具有显著的不连续性和受天气影响的群发性另一方面由于分布式光伏电源的接入配电网由传统的单端辐射型网络开展成为复杂的多端系统因此通过对光伏电源准入容量和接入位置光伏电源配电系统可靠性评估光伏电源引起的备用需求等重点课题的研究形成通用全面典型接入系统设计方案以指导今后光伏电源的接入系统设计 光伏电源准入原那么和并网电压等级 目前的配电网接线模式主要有电缆网络的双电源双 接线双电源单 接线及架空线路多 分段多联络网综合考虑光伏电源并网后的区域配电网可靠性电压质量电压稳定以及谐波注入量等方面的要求通过合理控制接入电源的电压等级和安装容量有效降低光伏电源对区域配电网的冲击经屡次仿真计算初步确定光伏电站接入
5、公用电网的总安装容量应控制在上级变电站最小单台变压器额定容量的以内光伏电 站接入 公用线路其总安装容量应控制 在该线路最大输送容量的 以内 并网点与公共连接点的技术要求 依据电力部门调度管理保护整定计量等需求 光伏电源的并网点应设置易于操作可闭锁且具有明显断开点的并网总断路器 以确保电 力设施检修维护人员的人身平安光伏电站与电网之间的连接点即并网点也称为公共连接点只能有唯一一个作为解并列点原那么上公共连接点就是电能质量考核点 当光伏电站采用并网且只有单台逆变器时逆变器出口处作为并网点并装设并网断 路器当光伏电站采用并网且有多台逆变 器时逆变器通过 交流母线汇接汇接点 作为并网点然后在并网点装设
6、并网断路器光伏电站采用高压并网时光伏电站升压变高压侧作为并网点如果有多台升压变压器变压器高压侧可并列运行高压母线作为并网点设置并网 断路器 保护及平安自动装置 目前国内投产的光伏电源数量较少相关运行经验还不成熟特别是光伏电源受光照温度等天气气候因素的影响较大对其性能变化情况不够了解传统辐射状配电网的潮流是从电源到用户单向流动的且配电网大多数故障具有瞬时性所以传统配电网的保护设计通常是在变电站安装反向过流继电器主馈线装设自动重合闸装置支路装设熔断器接入分布式电源后必须在系统侧和光伏电站侧配置一定的保护装置使配电网能保持保护装置原有的协调性防止原有保护设备误动 系统侧保护 公用电网接入光伏电站后电
7、网保护应保持可靠性选择性灵敏性和速动性的要求光伏电站接入公用电网的供电线路专线电网侧应配置一套线路保护 并网线路一般配置距 离保护系统有稳定要求或短线路整定配合困难时应装设光纤电流差动保护并网线路 一般配置方向过流保护方向元件可投退如有 电网稳定要求需配置全线速动保护 光伏电站采用接方式接入公用电网或 纯架空线路或电缆架空混合线路时 电网侧线路保护应具备重合闸功能重合闸应具备检测线路无压功能并 网断路器保护 一般情况下并网总断路器配置速断过流保护如距离及过流保护带方向的过流保护以及光纤差动保护同时光伏电站必须具备快速监测孤岛且立即断开与电网连接的能力对于非方案孤岛应能保证从孤岛发生到并网断路器
8、跳开光伏电站与电网断开的时间不大于并 网断路器一般应具有低周低压及高周高压解 列功能 由于光伏电站的接入系统变电站主变应设置间隙零序电流保护和零序电压保护当并网光伏电站接入企业用户内部电网且设计为不可逆并网方式时应配置逆功率保护 通信与监测 并网光伏电站应安装能够自动采集记录远程传输光伏电站各类电气参数和气象环境参数 的采集装置光伏电站向电网提供的监测信息至少应包括以下内容 光伏电站并网状态信息太阳板倾斜面 辐照度 光伏电站并网点有功功率无功功率有 功电量无功电量功率因数 并网点的电压电流 变压器分接头档位断路器和隔离闸刀 位置信息等 采用 或 线路并网的光伏电站能 接受的电网远方调度控制指令
9、应包括有功功率有功功率最大变化率电压无功调节方式参考电压光伏电站停机指令等 数据通信系统应能满足继电保护平安自动装置调度自动化及电能信息和有关状态信息的传输要求 光伏电站可考虑接入电力系统系统 或负控终端采用 或 线路并网的光 伏电站其通信通道应采用光缆通信方式接入电力调度通信网并具有双光缆路由光缆线路结合并网线路建设采用 线路并网的光伏电 站其通信通道可选用专用通道以太网络以及 等电能计量 计量关口设置原那么为资产分界点关口表应采用双向计量装置具体设置在双方协议中进一步明确光伏电站采用专线接入公用电网时计量点设在产权分界点光伏电站采用接方式接入公用线路时计量点设在光伏电站进线侧光伏电站接入企
10、业用户内部电网的计量点设在并网点 计量装置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电能计量装置的配置和技术要求应符合 电能计量装置技术管理规程和电能量计量系统设计技术规程以及相关 标准规程要求 光伏电源接入系统典型设计方案及应用 对典型设计方案的研究是以配电网网架结构和历史数据为根底围绕光伏电源的出力特性 进行深入分析并对光伏电源在不同电压等级不同接线方式下就光伏电源的接入位置设备选型保护自动化配置方案通信及计量计费方式进行研究形成光伏 电源通过 专线 专线 接线及 线路并网等种 接入电网典型设计方案研究成果为大量光伏发
11、电接入系统做好理论和实践准备接入方案详见表 通过编制分布式光伏电源接入系统典型设计 使接入系统典型化标准化为光伏电源有序可控接入提供指导意见 参照典型设计目前已完成多个光伏电站接入系统设计其中杭州能源与环境产业园 光伏发电站并网工程已于 年 月并 网投运该工程根据典型设计的技术标准和管理要求通过收集光伏电站的安装容量逆变器参数和配电升压站的设备参数详细论证了接入系统方案保护配置方案和监控监测方案最终确定通过回 专线接入 渔桥变在 系统和光伏电源侧配置带方向的过流等相关保护在并网断路器侧配置解列装置确定了通过回光缆线路接入余杭环网的通信方案 该工程成功并网运行后年平均发电量达 万与相同发电量的火
12、电厂相比每年 可节约用煤减少排放二氧化碳二氧化硫近 氮氧化合物 烟尘 此外还可节约大量的水资源 在接入系统的设计过程中严格遵循了典型设计方案确保了杭州第一个用户光伏示范工程平安可靠并网为光伏电源的有序可控接入积累了真实可信的实践经验 结语 随着接入电网的光伏电源规模的日益扩大光伏电源将在未来电力系统中发挥重要作用同时也会给电力系统规划运行管理带来许多挑战光伏并网发电只有在满足一定的技术约束条件下对接入系统容量和位置进行合理规划和设计才能在发挥光伏发电优势的同时保障电力系统的平安可靠运行通过对光伏系统分类和并网电压等级准入功率及并网点与公共连接点的要求配电设备选择的要求保护及平安自动装 表 分类
13、 光伏系统分类及对应的典型设计方案 并网电压等级 或 接入方式 接入 接入方案 变电站 或 接入或接入接入或接入 间隔变电站 间隔 光伏电站总安装容量专线接入公用电网变电站 光伏电站总安装容量 宜 专线接入公用电网变电站或开 关站 宜 专线接入公用电网变电站 开关站间隔变电站 间隔 光伏电站总安装容量 光伏电站总安装容量 开关站间隔架空线路主干线环网柜间隔主干线架空线路分支线环网柜间隔分支线 接于接入 公用电网 接于接入 光伏电站总安装容量 宜接入 光伏电站总安装容量 接入用户高配间隔接于接入 公用电网 架空线路主干线环网柜间隔主干线架空线路分支线环网柜间隔分支线 光伏电站总安装容量 宜接入 接于接入 系统总安装容量 宜接入 公用电网 接入用户高配间隔接入接入 公网低压间隔用户低压间隔 置通信与监测以及电能计量等方面的研究旨在探索光伏发电接入配电网的规划设计技术导那么形成光伏发电接入电网典型设计方案为大量光伏发电的接入做好理论和实践准备 国家
