分布式光伏电站接入电网设计探讨

电力科技 2017 年 12 期 ︱ 207 ︱分布式光伏电站接入电网设计探讨 朱俊飞 镇江电力设计院有限公司，江苏 镇江 212001 摘要： 分布式光伏电站接入电网时需满足相关要求，本文从电气一次、二次等方面分析了光伏并网发电系统接入电网相关注意事项，并从电压选择、方案选择、导线选择、保护配置、无功补偿等方面论述了分布式光伏并网发电系统接入电网相关要求。 关键词： 分布式；光伏电站；接入设计 中图分类号： TM727 文献标识码： B 文章编号： 1006-8465 （ 2017 ） 12-0207-02 前言 分布式太阳能光伏发电系统接入电网时对电网有一定的影响，是一个涉及系统保护配置、安全自动装置、调度控制、电能质量、远动及通信系统的综合性工程，直接影响并网时间及光伏发电系统建设的效率和效益，本文结合具体案例探讨光伏发电系统接入电网设计相关内容。 1 接入设计相关要求 1.1 总体要求 分布式光伏接入设计需适应国家政策法规，创造光伏电源接入电网便利条件，缩短并网时间，提高建设的效率和效益；实现可再生能源建设与电网建设的协调、可持续发展。 1.2 上网模式 根据国家电网公司《关于转发国家能源局关于进一步落实分布式光伏发电有关政策的通知》明确：分布式光伏发电项目发电量可以“全部自用”、“自发自用剩余电量上网”或“全额上网”，可由用户自行选择上网模式。 1.3 接入设计深度 包括接入系统方案，相应电气计算（包括潮流、短路、电能质量分析、 无功平衡、 三相不平衡校验等） ， 合理选择送出线路回路数、导线截面，明确无功容量配臵，对升压站主接线、设备参数选型提出要求，提出系统对光伏电站的技术要求。 1.4 接入电压选择 G（总装机容量）≤ 200kWp 可接入 380V； 200kWp＜ G≤ 3MWp可接入 10kV； 3MWp＜ G≤ 10MWp 可接入 10kV 或 20kV； 10MWp＜ G≤ 20MWp可接入 20～ 110kV； G＞ 20MWp 可接入 110kV。 1.5 接入点选择 （ 1） 10kV 及以上对应接入点 对于全部上网光伏站主要为 1 ）公共电网变电站中低压母线； 2）公共电网开关站、环网箱（室） 、配电室或箱变 10kV 母线； 3 ）T 接公共电网 10kV 线路。 对于自发自用 / 余电上网 （含全部自用） 光伏站主要为用户开关站、环网箱（室） 、配电室或箱变 10kV 母线。 当并网点与接入点之间距离很短时，可以在分布式电源与用户母线之间只装设一个开关设备，并将相关保护配置于该开关。 1.6 无功配置原则 通过 380V 电压等级并网的分布式电源应保证发电系统功率因数在 0.95 以上； 通过 10kV 电压等级并网的分布式电源应保证接入用户系统、 自发自用 （含余量上网） 的功率因数应在 0.95 以上； 接入公共电网的变流器分布式电源功率因数应在 0.98 以上； 并网同步电机分布式电源， 功率因数应在 0.95 以上； 采用异步电机及除光伏外变流器并网的分布式电源，功率因数应在 1～滞后 0.95 之间。 1.7 电能质量在线监测 分布式电源以 10kV 电压等级接入电网时应在公共连接点处装设电能质量在线监测装置；必要时可在并网点处装设电能质量在线监测装置。电能质量参数，包括电压、频率、谐波、功率因数等。380V 接入时，计量电能表应具备电能质量在线监测功能，可监测三相不平衡电流。同步机类型分布式发电系统接入时，不需配置电能质量在线监测装置。 2 浩阳光伏并网接入设计 2.1 项目概况 项目建设地点在镇江丹徒工业园区区，现有建筑屋顶面积 3.5万平方米。本项目根据可利用屋顶资源和用电用户电负荷状况，拟建额定容量为 3MWp分布式光伏电站。 本光伏并网系统采用高压侧并网，全额上网方式。 2.2 本工程周边电网概况 距离本工程较近的系统变电站是 110kV 三山变， 110kV 三山变距项目建设地点直线距离约 2.4km。三山变现有 2 台主变，主变容量为 1× 50+1× 40MVA， 远景规模为 3× 80MVA， 电压等级为 110/10kV。110kV 为单母线分段接线， 远景 4 回； 10kV 为单母线分段环形接线，10kV 出线现有 24 回（其中 12 回备用） ，远景 36 回。三山变最大负荷达到 36.80MW，年平均负荷为 19.05MW。 经与当地供电公司相关部门收资， 本项目周边公网线路有 10kV晋工 1S25 线及 10kV 西湖 1S14 线， 其架空线路截面为 240mm2， 电缆线路截面为 400mm2。 2.3 电力平衡分析 经计算，三山变投产年后五年负荷预测值分别为 36.8MW、37.6MW、 38.3MW、 39.1MW、 39.9MW，这表明投产年在三山变处于腰荷时段，同时光伏电站满发，三山变能够完全消纳光伏电站所发的电力，不会向系统倒送潮流，随着三山变负荷增长，光伏电站在系统腰荷和满发时所发电力不会向系统倒送电。 2.4 接入电压选择 本工程本期装机容量为 3MWp， 远景装机容量为 3MWp。 结合上述要求、 相关规程规范及本工程周边配电网情况， 本工程周围没有 20kV 电压等级，故本工程考虑以 10kV 电压等级接入系统。 2.5 接入方案选择 根据本工程周边接入点概况， 110kV 三山变距本工程直线距离约 2.4 公里， 有空余的 10kV 间隔。 结合本工程发电规模及周边电网概况，本报告提出以下 2 个接入方案。 方案 1 ：光伏电站经并网逆变器和交流低压配电柜接入升压变压器就地升压为 10kV 后，以 1 回 10kV 线路 T 接 10kV 晋工 1S25 线晋工机械 #1 环网柜，T 接线路长度约 0.7km。 方案 2： 110kV 三山变改造 10kV I 段备用出线间隔，光伏电站经并网逆变器和交流低压配电柜接入升压变压器就地升压为 10kV 后，并以 1 回 10kV 专线接入三山变 10kV#1 段母线备用出线间隔，线路长度约 3km。 经技术经济比较，选用工程量小、工期短、占用系统资源少的方案 1 作为本光伏电站的接入系统方案。 2.6 线路导线截面选择 （ 1）根据经济电流密度选择导线截面 本工程设计规模 3MWp，经济电流密度 J 取 1.65A/mm 2，功率因数取 0.98。 经计算经济导线截面为 105mm2， 可选择 120mm2 截面导线。（ 2）根据最大工作电流选择导线截面 本光伏发电工程高峰容量为 3MWp，若不考虑逆变、升压过程中的电能损耗，并网线路最大负荷电流约 174A，按最大热稳定输电能力核算，导线截面选择 120mm2（最大可输送电流为 260A，环境温度40℃，导线最高温度 80℃） ，可满足本工程送出要求。 （ 3）根据电压损失校验导线截面 《电力系统电压和无功电力技术导则 （试行） 》 要求的 “ 110～10kV 线路首末端（正常方式）最大允许电压损失值为 5%”。功率因数取 0.98，新建线路电缆按 3*185mm 2 考虑，电压损失约 1.3%， （下转第 213 页）