小容量分布式光伏并网对配电网的影响探讨

小容量分布式光伏并网对配电网的影响探讨

刘文燕

湛江天汇综合能源服务有限公司

摘要：单个小容量光伏电站入网对整个大电网的影响不大，但大量的小容量光伏电站密集入网对电网的影响不容忽视，且造成电网结构的复杂化。本文主要研究探讨小容量分布式光伏并网对配网的线路损耗、电压质量、消纳能力、保护方式的影响。通过分布式光伏电站并网系统提高保护的安全性能，也可以促进智能电网的优化建设。

关键词：小分布式光伏；配电网影响；防范措施

引言

光伏发电站一般采用分布式的布置形式，作为配电网的重要补充，光伏电站不仅能够节约投资成本，还能够提高供电可靠性。随着光伏电站并网数量的增加，这种依靠太阳能等自然资源的发电方式对配电网的影响也逐渐显现出来。光伏电站并网后，配电网由原来的单电源系统转变为多电源系统，使得配网系统的潮流方向发生改变，原有的继电保护不能可靠动作，发生拒动、误动等情况，同时还会影响自动重合闸。因此，加强光伏电站并网对配电网继电保护影响的研究具有重要意义。

1.1 对配网的线路损耗、电压质量的影响

分布式光伏接入农村配电网后，配电网的电源结构发生了改变，对配网的线路损耗、电压质量、带来了影响。在分布式光伏接入配电网之前，配网是通过配电变压器向负荷单向敷设的网络结构，随着分布式光伏的接入，整个低压配网的结构从单电源结构变成了多电源结构，并根据分布式光伏接入位置及容量大小的不同，整个配网的潮流大小以及方向都会改变，造成配网线路损耗发生变化。以功率损耗公式 分析结果光伏电源的接入会降低配电网的线损。上级电网所需电力逐渐减少，光伏电源分布较近，传输距离较短，因此电能损耗较小，降低了配电网的整体线损。当分布式电源容量超过配电网负荷时，所产生的电能不能全部就地消耗。向上一级电网反向输电，减少配电网的线损。通常情况下分布式光伏的接入会使得整体线损减小，在条件允许下选择最佳的接入位置和容量能有效降低线损。

当分布式光伏大量接入配电网时，由于线路上的传输功率减小会引起个各负荷节点的电压升高。接入配网的分布式光伏容量以及位置直接影响了电压质量。以电压降公式 分析，随着分布式光伏的接入配网整体的电压将会提高，增量大小取决于接入的分布式光伏容量的大小，当接入容量越大电压增量也越大。

以《徐闻县角尾乡仕寮村委会集装箱养殖基地建设分布式光伏发电站项目》工程设计实例分析，根据仕寮东村#2公变的容量、供电半径、负载率情况及结合该村养殖场的供电电压情况（现状如下图所示），在养殖场附近新建146.4kWp容量扶贫光伏。特别夏季中午时间段用电突出的养殖场负荷，出现公变重过载和养殖场供电低电压现象问题。通过该小容量光伏，公变降低的负载率降至53%，解决公变重载问题；养殖场供电电压达到370V,很好解决低电压问题。

1.2消纳能力影响分析

对于未来电网发展趋势，分布式光伏的消纳作用对于能源发展有着比较关键的意义。光伏接入的容量也受到配变台区容量大小的限制。对于范围较小的供电区来说，考虑最小负荷的限制，则偏远地区分布式光伏渗透率推荐值在 20%~30%之间，以合理控制发电成本，保证系统的安全稳定运行，实现光伏的就地消纳。对于典型10KV 线路及配变台区光伏消纳, 小分布式光伏发电应就近安装，建设周期快，方便自用电，余电上网后与电网公司结算电费外还有国家补贴，收益高。因此针对不同容量大小的光伏项目，需要合理考虑其合理的接入位置、接入方式，以最大程度的提高配电网对光伏的消纳。

1.3造成保护误动或拒动

小容量分布式光伏电站并网后，改变了配电网单向潮流状态，当二者容量比足够大时，就会对配电网短路电流分布产生影响，造成线路保护误动或拒动。光伏电站注入功率会使继电保护的保护范围缩小，不能可靠地保护全线路，进而对保护装置的整定和上下级配合产生影响，在其他分支故障时，可能会引起光伏电站所在线路继电保护装置误动。

1.4影响自动重合闸

就目前来看，我国的配电线路的结构基本上都是单侧电源，如果线路一旦出现短路情况系统便会立即进行自动重合闸，以此对故障点的供电进行切断处理，避免影响配电网的运行。假如小分布式光伏电站并网后，如果有故障出现在光伏电站和配电系统的线路上，此时配电系统若在自动重合闸发生动作之前没有切断与光伏电站的连接，会造成光伏电站不断的向故障点提供电流，因而使得重合闸动作时出现电弧重燃的情况，造成重合闸合闸失败，进而严重威胁着整个配电网的运行安全，特别是严重影响了光伏发电。所以，在现行的保护基础之上，如果出现故障，务必要求在自动重合闸发生动作之前切断配电网中的光伏电站，并且要将反孤岛保护设置在分布式光伏电站端。

2 小容量分布式光伏电站并网对配电网安全的影响和防范措施

2.1继电保护

传统的配电网为放射形网络，一般主馈线使用三段式电流保护。光伏电源并入配电网后，配电网的运行方式变得复杂，保护的动作行为和动作性能都将会受到较大的影响。故障电流水平的改变使配电网原有的阶段式电流保护的整定配合困难；光伏对故障点提供故障电流，在相邻线路发生故障时，有可能引起没有安装方向元件的保护装置误动，失去选择性；多电源网络结构的变化令配电网开关之间难于配合，在故障发生后光伏电源可能对故障点持续提供短路电流，将瞬时故障发展成永久性故障，令重合闸不成功，延长了停电时间；光伏电源的数量、容量及接入点位置都将影响故障检测的最终结果，现有的基于单端电源配电网的电流保护可能无法快速、准确地切除故障，影响配电网的安全、可靠运行。

2.2选择合适的容量和接入方式

分布式光伏发电低压配电网的接入方式及特点如下：①380 V接入公共电网配电箱。当光伏发电采取这种方式接入电网时，其接入容量一般不大于100kW。采用这种接入方式时，接入容量一般为20kW～400 kW。由于该模式并网容量大，不存在单相接入，在并网点安装单相计量装置即可。这种方法需要占用配电室或箱变的低压出口开关。若预留位置不足，可能造成设备改造或新增而增加费用。这种方式一般由集体用户应用。②380V接入用户配电箱。采用这种接入方式，其接入容量一般不大于400kW。由于这种方法需要优先考虑用户的内部负载，安装地址受用户的用电地址限制。③380 V接入用户配电室采用这种方式并网的接入点是用户配电室，并且事先要在电网连接点安装一个双向计量装置。

2.3防范措施

把好分布式光伏接入安全关：严把验收关，各项满足并网条件的安全技术试验合格方可并网；配置光伏防孤岛保护设备，不论是光伏侧还是电网侧出异常状况时，光伏防孤岛设备可快速发出跳闸指令，防止故障进一步扩大，从而保护设备安全。当光伏侧以及电网侧都回复正常状态，此时光伏防孤岛设备可自动并网，提高并网效率；分布式光伏接入开关，与配电网要有明显断开点指示，带有失压跳闸、检有压自动合闸功能。

结语

本文根据设计实例简要分析了小容量分布式光伏对配电网的各方面影响，总结光伏电站对配电网安全的影响和防范措施，需要我们对配电网的运行、管理及其规划做出重要改变，才能使配电网的运行更加安全稳定。

参考文献

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