光伏发电低压分布式接入电力系统的实施

低压电器 （ 2012No． 22） · 分布式电源 ·何 平 （ 1981— ） ，男 ， 工程师 ， 主要从事电力系统及其自动化技术的研究 。王康雄 （ 1978— ） ， 男 ， 工程师 ， 主要从事配电网的研究设计 。俞逸平 （ 1958— ） ， 男 ， 工程师 ， 主要从事电力系统及其自动化技术的研究 。光伏发电低压分布式接入电力系统的实施何 平 ， 王 康雄 ， 俞逸 平( 浙江 嘉兴 南 湖供 电 分局 ， 浙江 嘉兴 314000 )摘 要 ： 针对一些分散的小型 “ 自发自用 ” 的光伏项目 ， 采用就地分布式接入用户内部电网 ， 既减小投资成本 、 提高发电利用率 ， 又有助于改善现场运行环境 。 结合某小型光伏项目的实施 ， 对光伏发电低压分布式接入电力系统进行简单阐述 。关键词 ： 光伏发电 ； 分布式接入 ； 电力系统中图分类号 ： TM 615 + ． 2 文献标志码 ： B 文章编号 ： 1001-5531（ 2012） 22-0028-03Implementation of Photovoltaic Power Generation Low VoltageDistribution Connected into Power SystemHE Ping， WANG Kangxiong， YU Yiping（ Nanhu Power Supply Bureau Branch of Zhejiang Jiaxing， Jiaxing 314000， China）Abstract ： For some small distributed photovoltaic generation projects， which are self-generating and self-using， a local distribution connected into the grid was adopted which can not only reduce investment cost and raisegeneration efficiency， but also improve the operational environment ． With the implementation of a smallPhotovoltaic project， this paper simply described a low voltage Photovoltaic distribution generation-connected intopower system ．Key words ： photovoltaic generation ； distribution connected； power system0 引 言某中心光伏项目在该中心的 11 处建筑屋面进行光伏电站建设 ， 建筑之间跨度大 、 距离远 ， 如果采用 10 kV 或 400 V 至配电房进行一点并网 ，所有光伏布点需采用低压电缆分别连接至用户10 kV 配电房处汇流 ， 若 10 kV 并网需经变压器升压后再并入 10 kV 光伏并网柜 。 这样 ， 对小型光伏电站而言 ， 不仅投资过大 ， 而且损耗大 ， 导致光电效率低 。1 接入系统情况及分析 ［ 1-3］采用 10 kV 或 400 V 至配电房进行一点并网 ， 由于 400 V 电缆太长 （ 超过 300 m） ， 导致线损过大 。 若按照线路长度 300 m， 以低压交流电缆输送到用户中心变低压并网柜计算 ， 低压电缆选用 Z（ k） -YJV-4 × 95 + 1 × 50 五芯铜电缆 ， 以逆变器额定输出功率 100 kW 计算 ， 压降为Δ U = RI = RP /U =0． 0172 × 2 × 300 /95 × 100 /0 ． 38=28． 58 V，线路损耗为P = Δ UI = 7． 520 kW电能仅在电缆线路中的损失率就达 7． 52% ，若能采用就地直接并入本地建筑配电箱 ， 就不存在这部分损耗 。 由于每个输出功率都不大的逆变单元 ， 线损过大 ， 导致电能损失严重 ， 发电系统的光电转换效率将受到很大影响 ， 所以不符合光伏电站 “ 即发即用 ” 的原则 。如果采取就地接入用户内部电网 ， 则所发电—82—· 分布式电源 · 低压电器 （ 2012No． 22）量可被就地消耗掉 ； 同时 ， 还可以减轻各建筑物400 V 配电柜进线电缆负荷 ， 有助于改善现场运行环境 。 根据该中心布点情况 ， 分别在 5 处建筑物配电室内各配置一个集中式逆变器 ， 逆变器产生三相 AC 380 V、 50 Hz 电能输出 ， 分别通过五芯交流电缆至本地并网接入柜内 ， 实现汇流 、 并网 。并网接入点分别设在光伏就近建筑物的用电 、 配电柜处 。 并网电路接线示意图如图 1 所示 。图 1 并网电路接线示意图对用户配电网而言 ， 其将成为一个多电源系统 ， 对系统的短路电流 、 稳态潮流 、 无功电压配置等都将产生影响 。 但由于每个逆变单元输出功率相对配变容量都不大 ， 且发电单元不带有转子 ， 其短路电流及稳态潮流较小 ， 因此对电力系统影响很小 。2 光伏系统配置2． 1 计量点设置由于该发电系统的性质为专用光伏系统 ， 所发电量不上网销售 ， 属于自发自用系统 ， 因此可根据现场要求 ， 在光伏发电系统所发电量的发电系统并网各进线总柜安装电能表 ， 并在配电房相应出线断路器处加装双向计量装置 ， 作为光伏发电系统所发电量计量参考 ； 又由于发电系统不向市网输送有 /无 功 功 率 ， 因 此 用 户 10 kV 配 电 房 、10 kV 进线计量装置无需改动 。2． 2 并 / 解列点设置并 /解列点分别设置在用户配电房 10 kV 进线断路器处和光伏发电系统并网线路出口断路器处 。 并列点设于光伏发电系统并网逆变器出口断路器处 ； 第一解列点设于各光伏发电系统并网出口总断 路 器 处 ， 第 二 解 列 点 设 在 用 户 配 电 房10 kV 进线断路器处 。2． 3 并网继电保护根据 《 国家电网公司光伏电站接入电网技术规定 （ 试行 ） 》 的要求 ， 光伏电站或电网异常 、 故障时 ， 为保证设备和人身安全 ， 应具有相应继电保护功能 ， 保证电网和光伏设备安全运行 ， 确保维修人员和公众人身安全 。（ 1） 逆变器自身保护 。 按照 《 国家电网公司光伏电站接入电网技术规定 （ 试行 ） 》 要求 ， 光伏电站需具备快速检测孤岛 ， 且立即断开与电网连接的能力 ， 其防孤岛保护与电网侧线路保护相配合 。 一般 ， 逆变器采用了 2 种 “ 孤岛效应 ” 检测方法 ， 包括被动式和主动式 。 被动式检测方法指实时检测电网电压的幅值 、 频率和相位 ， 当电网失电时 ， 会在电网电压的幅值 、 频率和相位参数上产生跳变信号 ， 通过检测跳变信号来判断电网是否失电 。 主动式检测方法指对电网参数产生小干扰信号 ， 通过检测反馈信号来判断电网是否失电 ， 其中一种方法就是通过测量逆变器输出的谐波电流在并网点所产生的谐波电压值 ， 从而得到电网阻抗来进行判断 ， 当电网失电时 ， 会在电网阻抗参数上发生较大变化 ， 从而判断是否出现了电网失电情况 。 孤岛保护需在电网失电 2 s 内停止向电网线路送电 。 此外 ， 为防止孤岛现象 ， 在并网逆变器检测到电网失电后会立即停止工作 ； 当电网恢复供电时 ， 并网逆变器并不会立即投入运行 ， 而是需要持续检测电网信号在一段时间内完全正常 ， 才重新投入运行 ， 送电延时取值范围为 20 ～ 300 s。（ 2） 10 kV 配电房保护配置 。 根据 《 国家电—92—低压电器 （ 2012No． 22） · 分布式电源 ·网公司光伏电站接入电网技术规定 （ 试行 ） 》 的要求 ， 当光伏系统和电网发电异常或故障时 ， 为保证设备和人身安全 ， 防止事故范围扩大 ， 对于小型光伏电站 ， 当并网点频率超过 49． 5 ～ 50． 2 Hz 时 ， 应在 0． 2 s 内停止向电网线路送电 ； 光伏电站需具备一定过电流能力 ， 当电网短路时 ， 光伏电站向电网输出的短路电流在大于额定电流的 150% 时 ，光伏系统将在 0． 1 s 内与电网断开 ； 当光伏电站设计为不可逆并网方式时 ， 应配置逆功率保护 ， 当检测超过额定输出的 5% 时 ， 光伏电站应在 0． 5 ～2 s 内停止向电网线路送电 。 小型光伏电站输出电压应与电网匹配 ， 并网点电压允许偏差应满足GB /T 12325— 2008《 电能质量 供电电压偏差 》的规定 。 此外 ， 根据 《 国家电网公司光伏电站接入电网技术规定 （ 试行 ） 》 的要求 ， 满足在额定电压的 85% ～ 110% 间可正常连续工作 ； 否则 ， 应与电网断开 。为 使 光 伏 电 站 正 常 运 行 ， 在 用 户 配 电 房10 kV 进线总断路器 （ 即公共连接点 PCC） 和低压并网点处设置相应的解列保护 ， 具备低周保护 、 方向过流保护 、 逆功率保护等功能 ， 安装相应的并网保护装置 。（ 3） 供电网侧间隔保护配置 。 根据实际情况 ， 该中心 10 kV 供电电源为公用架空线路 ， 变电所 10 kVXXX 线开关带有重合闸保护 。 由于发电系统为有源点接入系统 ， 为防止线路重合造成设备损坏 ， 因此在该变电所相应出线断路器处增加无压鉴定的重合闸功能 ， 增设相应的线路电压互感器 。（ 4） 通信和信号 。 按 《 国家电网公司光伏电站接入电网技术规定 （ 试行 ） 》 ， 大中型光伏电站的通信系统应以满足安全 、 经济运行对电力通信业务为前提 ， 满足继电保护 、 安全自动装置 、 调度自动化及调度电话等电力通信要求 。 尚未对小型光伏电站和不可逆流光伏电站作通信上相关要求 ， 但需预留与电网调度机构之间进行数据通信端口 ， 应具备通信双方的数据要求及相关协议 。同时 ， 需安装 A 类电能质量检测仪 ， 实现电能质量稳态和暂态数据的监测 ； 具备谐波 、 功率因数 、频率偏差 、 三相电压 （ 流 ） 不平衡 、 电压波动 、 闪变 、 暂 （ 瞬 ） 时过电压等功能的记录和信号输出 。3 结 语作为国家太阳能发电示范工程 ， 该项目在示范区的 11 处建筑物屋面进行光伏电站建设 ， 建筑物间跨度大 、 距离远 ， 且发电容量较小 ， 如果采用10 kV 或 400 V 至配电房进行一点并网 ， 不仅会导致项目投资过大 ， 而且线路损耗大 ， 导致光电效率低 ， 不符合光伏电站 “ 即发即用 ” 原则 ， 限制了小型光伏电站的发展 。该发电系统的性质为专用光伏系统 ， 所发电量不上网销售 ， 属于 “ 自发自用 ” 系统 ， 采取就地分布式接入用户内部电网 （ 各建筑物 400 V 配电柜 ） ， 所发电量可就地被消耗掉 ， 不仅减小投资成本 ， 提高 发 电 利 用 率 ， 而 且 可 以 减 轻 各 建 筑 物400 V 配电柜进线电缆负荷 ， 有助于改善现场运行环境 。 同时 ， 根据光伏电站接入电力系统相关规定 ， 不仅对光伏系统进行相应的保护配置 ， 且对光伏系统电能质量进行实时监测 。 由于并网发电在技术上是可行的 ， 因此光伏发电系统并网后 ， 在正常情况和故障情况下不会对系统产生大的扰动 。 在我国 ， 光伏发电低压分布式接入电力系统实际应用较少 ， 还属于摸索阶段 。 今后 ， 家庭屋顶光伏项目是时代发展趋势 ， 本文以实际项目对光伏分布式接入低压电网的实施进行了简单阐述 ，供大家参考 。【 参 考 文 献 】［ 1］ GB /T 19939— 2005 光伏系统并网技术要求 ［ S］ ．2005．［ 2］ GB /T 20046— 2006 光伏 （ 光伏发电 ） 系统电网接口特性 ［ S］ ． 2006 ．［ 3］ 国家电网公司 ． 国家电网公司光伏电站接入电网技术规定 （ 试行 ） ［ S］ ． 2009 ．收 稿日期 : 2012 -09-檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿17您的需要 ， 我们的追求 ！引 领 技 术 发 展 趋 势 报 导 经 典 实 用 案 例 反 映 行 业 最 新 动 态—03—