分布式光伏发电的20kV并网系统设计方法分析

分布式光伏发电的20kV并网系统设计方法分析

张宇

（国网江苏省电力公司无锡214071）

摘要：随着社会经济的不断增长，国民生活质量大幅提升，对各项能源的需求量也日益增加，特别是对电力能源的依赖程度越来越高，可以说各行各业的日常运行均已离不开电力能源的支撑。面对现今社会对电能需求量的发展趋势，我国供电系统的现状并不容乐观。针对当下供电系统中存在的问题，势必要采取相应的改善措施，而本文则对并网系统设计方法暨分布式光伏发电系统中的应用做出了初步分析，并根据分析做出了相关总结，如下。

关键词：分布式光伏发电；20kV并网系统

引言

在当今社会经济总量剧增的背景下，人们对电力能源的需求量虽然也同步大幅增长，但因为受环境保护理念的影响，资源短缺与生态环境遭到大面积破坏的问题备受关注，越来越多的学者开始研究保护资源环境这方面的理论与技术，着重于绿色环保及可持续再生资源技术的研究。在这些能源中自然也包括太阳能，就我国当前发展情况来看，太阳能光伏领域的开发与利用正呈现持续上升阶段，是当下可持续再生资源研究工作中一个大的方向。

一、20kV并网系统设计的定义

从20kV并网系统的发展进程来看，初期的并网系统主要采取的是高供低计、高供高计的环网柜以及高供高计的中置柜这三种模式来完成居民用电配置的。其中高供低计模式由进线电缆、墙体开关、变压器以及低压柜这几个部分组成，主要适用于给容量小于400kVA的用户配置电能。而对于高供高计中的两个模式而言，环网柜主要适用于容量小于1430kVA的用户系统，中置柜则与环网柜的适用范围相反，主要用于容量大于1430kVA的配电项目。这便是原有的并网系统内所包含的配电模式，但随着时间的推移，这样的模式已无法达到现今社会的要求，是以必然要对其模式做出整改。那么便产生了一次系统设计、二次系统设计及保护整定计算，而这几个模式能够得以正常运行，还要以光伏发电系统和电网参数作为运行的基础。在此基础上，一次系统设计主要包括进线、计量、变压、出线的设计，而其中出线柜与光伏进线柜的数量又是要根据项目大小视情况而定的；二次系统设计又主要是利用测量保护装置对电气量进行测量与保护，并由此检测出配电系统中的故障；最后是保护整定计算，主要是对系统电气量计算，得知判断系统电气量的变化，并根据实情对系统开关做出准确动作。综上所述，20kVA并网系统是通过对电压与电流的合理调控，以达到正确传输电力能源的目的，进而提升分布式光伏发电系统的工作效率。

二、20kV并网系统设计方法分析

2.1并网电压选择

依据相关文献的要求，分布式光伏发电系统对电网电压等级及单个并网容量做出了严格的规定，配电电压在220V的并网容量不能超过8kW，而电压低于10kV的并网容量则要求不能超过400kW，为保证配电网的安全及电力能源的有效供应，必须要严格按照规定，实行正确的并网模式。以江浙一带的分布式光伏发电工程为例，系统所包含的子级项目的并网容量均在1.1-4.1MW之间，在这样的系统中，要想有效分配电源，则需要20kV并网系统的投入使用。其通过主配网连接的方式，将配电系统中的并网项目进行分散处理，减少电力能源的消耗，从而达到合理利用资源以及保护资源的目的。

2.2发电系统电压波动与偏差计算

根据实践结果研究表明，太阳能光伏发电系统的实际输出功率并不是恒定的，其数值会随着阳光照射的强弱而变化。且在太阳能光伏发电系统运行过程中，太阳光的强度受诸多因素的影响，例如云层这一不可控因素是造成光照强度最直接的原因所在，也正是因为诸多不可控因素的存在，太阳能发电系统的发电功率、机端电压没有一个固定值。相关技术研发人员根据相关计算对其功率、电压进行了多次采集与分析，充分掌握其变化规律，得出了电压值浮动的计算公式。除此之外，研发人员还对不可控环境最不利情况下的电压频率进行了相关分析，即在云层全部遮住阳光的环境下，计算出了配电网输出电压、频率德尔大小。最终通过并网系统在光伏发电装置中的设计，将这一系列研究成果在20kV并网系统中应用，做到电力能源合理分配，以此提升资源的可再生利用率。

2.3对系统短路电流的影响计算

在分布式光伏发电装置运行过程中，电能由逆变器转换输出，而使用这种方式的好处便是在系统发生短路故障时，输出电流会受到逆变器的有效控制，从而使得其短路电流最大也不会超出额定值的1.5倍。因此根据该装置对电流的有效控制，归纳到20kV并网系统在电网短路时所做出的改善措施。通过实验研究表明，该方法在20kV并网系统中可以将短路电流值适当扩大，以此实现电力能源更好的分配，符合20kV并网系统的设计要求。可以有效改善我国资源严重不足的问题，合理利用太阳能，进而为各个行业的发展提供更多可再生能源，同时还达到了保护环境资源的目的。

结语

综上所述，在现今社会经济迅猛发展的背景下，人们对电能的需求量日益增加，为满足当下超负荷供电的要求，越来越多形式的发电系统被广泛利用于各个领域，其中以光伏发电系统应用效果最为明显。特别是近年来分布式光伏发电系统中的并网技术发展极为迅速，其中以20kV电压等级的并网数量是比较多的，尤其是在江浙地区使用最广。通过上文的分析可以20kV分布式光伏发电并网不仅能够促进当地电力行业的发展，还能有效缓解居民用电剧升所造成的电能压力，是当下改善超负荷供电问题的有效技术，为我国社会发展提供更多可再生资源。

参考文献：

[1]周健.分布式光伏对配电网谐波特性的影响研究[J].能效管理技术，2016.

[2]李平.光伏并网发电系统的技术发展趋势[J].电器与能效管理技术，2016.

[3]李英姿.分布式光伏并网系统运行中存在的问题[J].建筑电气，2014.