整县分布式光伏接入对电网的影响分析

整县分布式光伏接入对电网的影响分析【摘要】随着“碳中和，碳达峰”的国家战略的提出，国家在大力发展非化石能源，各省逐渐布局光伏能源的发展，逐渐推荐整县的分布式光伏接入。大规模分布式光伏的接入对电网运行，继电保护、电网网架及电能质量几个方面都产生新的影响。【关键词】分布式光伏；继电保护；电压质量；配电网随着能源结构的转型，我国在逐步减少对化石能源的依赖，以水电、风电、光伏为代表的清洁能源在在电源装机占比中快速上升。分布式光伏（photovltaic，PV）安装方便、可利用建筑屋顶土地占用率低、消纳方便和污染小等优点，分布式光伏在我国被开始大力推广，尤其是在“双碳”目标下，整县光伏和城市楼宇等分布式光伏项目进展迅速。本文根据国内光伏并网运行现状及相关技术研究成果，分析大规模分布式光伏接入情况下对电网产生的影响，主要集中在电网运行、继电保护、电网网架及电能质量几个方面的分析与解决措施。一、大规模分布式光伏接入对电网的影响分析窗体顶端1.对低压配网影响分析

当大规模分布式光伏并网时，实时发电功率的不断变化可能带来各级主配网设备潮流在正反向中不断逆转。分布式光伏以配网侧接入为主，但目前380V侧并网的分布式光伏实时发电数据未实现实时监控，在未来整县（区）光伏接入情况下，该问题将更为普遍且监控难度进一步加大，由此带来的电网运行风险更加突出，可能导致设备、断面不可预知的过载，甚至影响系统安全稳定运行。2.对继电保护的影响分布式光伏并网改变了传统配电网潮流单向流动的特性。故障时，并网的分布式光伏同大电网一起向故障点提供短路电流。为适应分布式光伏规模化并网需求，一般不宜采用配电网发生故障时快速脱离配电网以保证原有配电网的保护正确动作的方式，而应按照《GB50797光伏发电站设计规范》，用于大、中型光伏发电站（以1MWp、30MWp为界分为小型、中型、大型光伏发电系统）的逆变器应具有低电压穿越功能，如图1所示。图1光伏发电站的低电压穿越能力要求基于上述规范，分布式光伏并网接入对电网继电保护的影响主要包括：2.1零序电流保护的影响广东配电网一般配置变电站馈线保护和用户分界断路器保护共2级保护，具备阶段式过电流保护、零序电流保护和重合闸功能。由于分布式光伏电源中性点不接地，未改变广东配电网中性点经小电阻接地特性，故零序电流保护不受影响。南网部分20kV配电网保护还具备光纤电流差动保护功能，分布式光伏电源并网会提高光纤电流差动保护的灵敏度，改善保护性能。2.1过流电流保护的影响配电网馈线过电流保护为不带方向的纯过流保护，如图2所示，保护2所在馈线发生故障时，若分布式光伏电源提供的短路电流超过保护1的电流定值，则会造成保护1误动。此外，保护1所在线路发生故障时，分布式光伏的存在会抬高故障点残压水平，导致大电网提供给保护1的短路电流减少，可能造成保护1本应跳闸而因短路电流达不到电流定值而拒动。图2分布式光伏电源并网时其他线路故障时短路电流分布3.对配电主站集中式自愈故障点定位的影响目前，主站集中式自愈依赖于安装于配电线路上的配电自动化终端来进行准确的故障点定位。主站判别故障点的原则是故障点上游的配电自动化终端有故障指示，故障点下游的配电自动化终端无故障指示。同分布式光伏电源造成配电网馈线保护误动的原因一样，分布式光伏电源也会造成配电自动化终端误指示。若图2中保护1和分布式光伏电源间的线路发生故障，则二者之间的配电自动化终端均会向配电自动化主站上送故障指示，配电自动化主站根据指示会判断故障点发在在线路最末一个配电自动化终端与分布式光伏电源之间，而实际故障点并不在该区间内。4.对上级110kV变压器间隙保护动作的影响当110kV变压器10kV侧并网分布式光伏电源容量较大时，可能导致110kV变压器间隙保护动作的风险。110kV变压器非直接接地方式，110kV变压器10kV侧接有分布式光伏电源时，当为其供电的110kV线路出线不对称接地故障，而110kV线路电源侧保护动作跳开系统侧断路器，剩下的小电源、110kV变压器、110kV故障线路构成局部不接地系统，该变压器高压侧中性点会出现严重的过电压，导致110kV变压器间隙保护动作，从而使该变压器所供的全部负荷损失，扩大事故影响范围。根据相关文献研究成果，当110kV变压器10kV侧并网的分布式光伏电源总发电功率大于1.04倍同一时刻的该110kV变压器所供的负荷功率时，存在110kV变压器间隙保护动作的风险。而广东电网珠三角地区负荷较重，出现此风险概率较低，而粤东西北水电装机较大，负荷较轻，出现此风险概率较高。对电压质量影响正常情况下电网谐波应满足《GB/T12325-2008电能质量供电电压偏差》、《GB/T15945-2008电能质量电力系统频率偏差》、《GB/T15543-2008电能质量三相电压不平衡度》、《GB/T12326-2008电能质量电压波动和闪变》、《GB/T14549-1993电能质量公用电网谐波》、《GB/T24337-2009电能质量公用电网间谐波》等运行规程要求。接入光伏后，由于光伏变流器中广泛使用电力电子器件，容易造成谐波污染。一方面影响附近厂区敏感负荷的优质用电，另一方面影响电网与电站安全可靠运行，降低系统的静态电压稳定性，高次谐波也会导致设备过热、绝缘破坏、逆变器脱网、运行故障等问题。根据广州供电局电力试验研究院目前已完成的3个分布式光伏项目并网性能现场测试，发现均存在电能质量不合格问题。图3电能质量现场测试不合格典型案例二、解决措施针对以上的主要影响分析，为保障分布式光伏的并网消息，建议从技术、管理两个角度采取措施。1.技术手段1）依据馈线保护过电流定值、分布式光伏电源容量等参数，核算并评估分布式光伏是否会造成馈线过电流保护误动作，若是，将配电网馈线过电流保护设置为带方向。2）短期内配电自动化主站增加联切分布式光伏电源并网断路器功能，远期内完善配电自动化主站处理分布式电源并网线路逻辑，利用配电自动化终端上送的方向情况来完成故障点定位、隔离和负荷恢复，从而避免分布式光伏电源造成配电主站集中式自愈定位故障点错误的问题。2.管理手段1）实现对380V侧光伏发电电量、功率的分层、分级监视和控制。2）做好变电站馈线负荷功率与所供区域内分布式光伏电源发电功率的监测。3）规范380V侧光伏并网接入容量和技术标准，避免超大容量光伏从380V侧接入。4）光伏投资商申请光伏项目并网接入时，对经评估可能存在过电压、无功不足问题的项目，建议光伏投资商试点配置分布式光伏安全扩容装置、分布式电源无功补偿控制器等装置。5）光伏投资商申请光伏项目并网接入时，敦促其发函声明愿意承担因光伏项目接入电网可能导致的用户侧（如厂区、公共机构等）谐波污染、过电压等电能质量和供电可靠性问题的风险，与电网公司无关；若由此产生治理费用按照“谁产生、谁治理”原则由光伏投资商承担。6）推动光伏投资商按照《Q/CSG

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分布式光伏发电系统接入电网技术规范》、《Q/CSG

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分布式光伏发电系统接入电网技术规范》等相关规范，开展电能质量检测、并网运行适应性检测等工作，保障光伏发电系统运行质量。【参考文献】[1]马驰章远董．我国光伏产业分析和发展建议［Ｊ］经营与管理，2012（7）[2]许晓艳，黄越辉，刘纯，等．分布式光伏发电对配电网电压的影响及电压越限的解决