1、农村电工第31卷2023年第4期乡村能源能源技术主持:杨留名NONGCUN DIANGONG实现对每户光伏发电情况的监测、控制。当光伏电站超容发电或紧急停运时,能实现对上网设备分级控制。(2)双重保护隔离并网故障。在分布式光伏集中汇流处的 10 kV并网点自动化断路器配置过流保护,与变电站及线路断路器定值配合,当发生过流故障时及时切除并网故障线路。每台10 kV升压变压器安装一组跌落式熔断器,通过并网点断路器及跌落式熔断器实现与上级电源隔离。(3)上下级配合实现防孤岛保护。光伏电站逆变器具备快速检测孤岛且监测到孤岛后立即断开与电网连接的能力。防孤岛保护与电网侧线路保护、安全自动装置相配合,时间
2、上互相匹配,其动作时间小于公共线路自动重合闸动作时间,当 10 kV公共线路跳闸后逆变器防孤岛保护首先动作,立即与电网解列;当自动重合闸重合成功后逆变器重新并列运行。(4)配置无功补偿和谐波监测装置。光伏电站逆变器交流侧功率因数可维持在超前的 0.90至滞后的0.90范围内,白天能够补偿光伏电站满发时汇集系统及主变压器的全部感性无功(送出线路的感性无功可忽略不计),夜间光伏电站由电源转换为负荷,占用系统无功输送,根据实际需要配置动态无功补偿装置。通过谐波监测装置对其上网谐波进行监测分析,对谐波超标的,通过加装滤波电抗器抑制谐波。2023-01-19收稿供电公司自有建筑用电负荷,如公司楼宇办公用
3、电、变电站站用电等,基本属于“计量盲区”,给线损治理带来了一定不利影响。而如果利用供电公司自有建筑(如变电站、公司本部及供电所办公楼)进行屋顶光伏建设,同时通过变电站站用负荷、楼宇办公用电对光伏发电进行就地消纳,缩小未纳入计量电量,可在一定程度上对线损电量进行有效压降,从而降低线损。1应用优势1.1屋顶资源规模化,可实现集中式并网发电以国网江苏省电力有限公司邳州市供电分公司为例,经估算,公司建筑可开发光伏屋顶面积2.26万m2,可接入容量约5 085 kW。其中,110 kV及以下变电站可开发光伏屋顶面积 1.1 万 m2,可接入容量约 2 475kW;公司本部及供电所可开发光伏屋顶面积 1.
4、16 万m2,可接入容量约2 610 kW。在具备集合规模条件的情况下,建设初期的系统设计深度将更加充分,光伏接入的积极作用也将更加明显。1.2光伏发电可就地消纳,减轻对配电网冲击变电站站用电、楼宇办公用电等负荷需求充足,光伏发电可就地消纳,从而降低分布式光伏对传统配电网的冲击。1.3自发自用有效压降线损自有建筑负荷的消纳电量可抵消线损统计中的“未计量电量”,即可减少对应配电网的损失电量。那么,假设供电公司自有建筑负荷的 10 kV线路供电量为 Y,损失电量为 X,自有建筑用电量为X,P1和 P2分别为屋顶光伏安装前、后的线损率,则理想状态下 P1和P2的计算公式为P1=XY(1)P2=X-X
5、Y-X(2)对P1和P2进行通分:P1=P1Y-XY-X=XY-XX(Y-X)Y(3)P2=P2YY=XY-XY(Y-X)Y(4)根据式(3)、式(4),由于 XY,故 P2P1,即安装自用光伏后,线损率可得到有效压降。1.4并网距离近,建设更加经济合理供电公司自有建筑相对于传统用户与380 V母线距离更短,可有效提升前期建设的投资经济性和供用电结构合理性。为保证电能量的可靠消纳,低压台区内的分布式光伏一般通过低压线路连接至公用配电变压器的380 V母线。若接入点距离公用配电变压器距离较远,一方面涉及开拓通道、放缆敷线,增加额外投资;另一方面将延长低压线路长度,影响台区线损。而变电站屋顶至站用
6、变低压母线、公司楼宇屋顶至配电室(电缆分支箱)低压母线之间距离更近,通道资源拓新或利旧更容易协调。(221300)国网江苏省电力有限公司邳州市供电分公司钟睿供电企业自有建筑供电企业自有建筑供电企业自有建筑供电企业自有建筑供电企业自有建筑供电企业自有建筑供电企业自有建筑供电企业自有建筑供电企业自有建筑供电企业自有建筑供电企业自有建筑供电企业自有建筑供电企业自有建筑供电企业自有建筑供电企业自有建筑供电企业自有建筑供电企业自有建筑供电企业自有建筑供电企业自有建筑供电企业自有建筑供电企业自有建筑供电企业自有建筑供电企业自有建筑供电企业自有建筑供电企业自有建筑供电企业自有建筑供电企业自有建筑供电企业自有
7、建筑供电企业自有建筑供电企业自有建筑供电企业自有建筑供电企业自有建筑屋 顶屋 顶屋 顶屋 顶屋 顶屋 顶屋 顶屋 顶屋 顶屋 顶屋 顶屋 顶屋 顶屋 顶屋 顶屋 顶屋 顶屋 顶屋 顶屋 顶屋 顶屋 顶屋 顶屋 顶屋 顶屋 顶屋 顶屋 顶屋 顶屋 顶屋 顶屋 顶光 伏光 伏光 伏光 伏光 伏光 伏光 伏光 伏光 伏光 伏光 伏光 伏光 伏光 伏光 伏光 伏光 伏光 伏光 伏光 伏光 伏光 伏光 伏光 伏光 伏光 伏光 伏光 伏光 伏光 伏光 伏光 伏在降损中的应用在降损中的应用在降损中的应用在降损中的应用在降损中的应用在降损中的应用在降损中的应用在降损中的应用在降损中的应用在降损中的应用在降损中
8、的应用在降损中的应用在降损中的应用在降损中的应用在降损中的应用在降损中的应用在降损中的应用在降损中的应用在降损中的应用在降损中的应用在降损中的应用在降损中的应用在降损中的应用在降损中的应用在降损中的应用在降损中的应用在降损中的应用在降损中的应用在降损中的应用在降损中的应用在降损中的应用在降损中的应用30DOI:10.16642/ki.ncdg.2023.04.037第31卷2023年第4期农村电工乡村能源能源技术NONGCUN DIANGONG主持:杨留名2应用方案根据供电公司自有建筑的屋顶形式及规模,光伏发电设计容量均不超过100 kW,具体容量根据屋顶可开发面积、结构及承载力确定。从技术和
9、经济的角度来看,小容量分布式光伏最合理消纳方式是就地消纳。由此,可以在建筑屋顶安装朝向、规格相同的光伏阵列,并通过逆变器、并网柜连接至站用变压器(配电室或电缆分支箱),就地消纳。2.1变电站屋顶光伏光伏发电系统由放置于综合室等变电站内建筑屋顶的光伏阵列、汇流箱、逆变器及并网柜组成,通过电缆连接并接入站用电变压器的低压母线,发电量由站内的动力、照明等负荷就地消纳。变电站屋顶光伏发电系统结构示意图如图1所示。光伏组件的安装数量可根据建筑屋顶荷载能力、变电站站用负荷规模确定,为防止光伏系统通过站用变压器向 10 kV母线倒送电,可在接入断路器处设置方向功率保护,当反向功率达到一定阈值时,自动断开光伏
10、发电系统与所用变低压母线的连接。2.2办公楼宇屋顶光伏与自发自用、余电上网类屋顶光伏模式相同,办公楼宇屋顶光伏发电系统通过配电变压器低压侧接入。光伏组件安装容量可根据建筑屋顶荷载能力及办公区域用电负荷规模确定,其发电量由办公区负荷直接消纳,即作为 10 kV配电线路的补充电源。办公楼宇屋顶光伏发电系统结构示意图如图2所示。3成效分析以江苏省电力有限公司邳州市供电分公司目前已完成屋顶光伏试点建设任务的供电所为例,统计供电所所属10 kV配电线路某典型日电量情况如表1所示。根据GB 507972012 光伏发电站设计规范,单位面积光伏组件的理论发电量Ep为Ep=HAPAZESK(5)式中,HA水平
11、面太阳总辐照量,kWh/m2;PAZ光伏组件的安装容量,kW;ES标准条件下的太阳辐照度(常数),kWh/m2,通常取1;K效率系数,取经验值0.750.85。根据上述供电所已安装完成的光伏组件数量、邳州地区的太阳辐射量(邳州近 10 年年日照小时数为1 8412 153 h,年日照率为48%59%,年总辐射能量为4 531.35 258.7 MJ/m2),估算典型日光伏发电量及对应线损率如表2所示。考虑办公负荷用电与太阳光照时间特性吻合,故办公楼宇能消纳屋顶光伏发电电能。对比表1和表2,可看出屋顶光伏接入后,可有效弥补供电公司自有建筑用电对线损指标带来的不利影响。2023-01-21收稿1号
12、主变压器2号主变压器1号站用电变压器2号站用电变压器10 kV母线10 kV母线10 kV出线380 V母线380 V母线站用电接入断路器光伏发电系统光伏阵列ACDC并网断路器汇流箱图1变电站屋顶光伏发电系统结构示意图并网柜线路名称墩街线铁南线富燕线戴园二线供电量/kWh59971.5226711.9544022.1818321.57理论损耗电量/kWh1285.82481.261374.82633.99理论线损率2.14%1.80%3.12%3.46%实际线损率4.16%2.783%3.75%5.50%表1供电所所属10 kV配电线路某典型日电量情况线路名称墩街线铁南线富燕线戴园二线安装容量/kW82.0870.2047.5256.70光伏发电量/kWh244.85209.41141.75169.17预计线损率3.77%2.01%3.44%4.62%表2典型日光伏发电量及对应线损率光伏发电系统光伏阵列ACDC并网断路器汇流箱并网柜办公负荷接入断路器10 kV母线10 kV出线断路器柱上配电变压器、箱变、配电室等0.4 kV母线图2办公楼宇屋顶光伏发电系统结构示意图31