分布式光伏电源并网系统的设计及应用

分布式光伏电源并网系统的设计及应用

张玮

（国网甘南供电公司甘肃省甘南州合作市东三路2#747000）

摘要：随着光伏技术的不断成熟，太阳能光伏发电正由补充能源逐渐向替代能源过度。基于扶贫项目实施的需要，讨论了分布式光伏电源并网系统电压等级、接入点的选择，并网系统的设计方案和主要设备的选型等相关技术问题。

关键词：分布式电源；光伏并网；接入系统

1引言

随着我国经济社会发展，能源消耗量巨大，气候环境恶化严重，化石能源逐步走向枯竭，发展可再生能源成为了能源替代的必然趋势。甘南藏族自治州位于青藏高原东麓，是典型的农牧区，草原生态脆弱，农业生产落后，农牧民收入普遍较低，太阳能资源丰富。政府对部分贫困村落开展分布式光伏帮扶，既推广新能源，又促进农牧民增收。因此，研究分布式光伏系统接入公用电网的方案，合理确定选择方法，是很有必要的。

2接入系统的主要原则

目前，电能不能实现大容量存储，分布式光伏电源发出的电能只能通过和公用电力网络连接的方式，实现电能的消纳。因此，确定确定分布式电源接入系统的电压等级、接入点是十分必要的。

以贫困村落S行政村（以下简称S村）为例，村子共有居民83户，政府决定每户建设分布式光伏装机3kW，合计249kW。S村位于114线路的末端，距变电站42公里，导线线径为LGJ-35钢芯铝绞线，村内现有配电变压器一台，型号为S9-200kVA。为便于管理，将所有光伏板集中建设与村内一块空地上，电流汇集后集中上网。

2.1并网电压等级选择

对于单个并网点，接入的电压等级应按照安全性、灵活性、经济型的原则，根据分布式光伏发电容量、导线载流量、上级变压器及线路可接纳能力、地区配电网情况综合比选后确定。

单个并网点容量300kW～6MW推荐采用10kV接入；设备和线路等电网条件允许时，也可采用380V接入。

单个并网点容量300kW以下推荐采用380V接入。当采用220V单相接入时，应根据当地配电管理规定和三相不平衡测算结果确定接入容量。一般情况下单点最大接入容量不应超过8kW。

因此，S村分布式光伏上网电压等级选择380V。

2.2接入点选择

分布式光伏有统购统销和自发自用（含自发自用、余量上网）两种方式，显然统购统销方式更利于农牧民扶贫增收。

2.2.1相关连接点定义

为便于后续接入系统方案设计，现将接入点、并网点和公共连接点定义如下：

接入点：指分布式光伏发电接入配电网的具体位置。

并网点：对于有升压站的光伏电站，指升压站高压侧母线或节点。对于无升压站的光伏电站，指光伏电站的输出汇总点。

公共连接点：电力系统中一个以上用户的连接处。

2.2.2分布式电源单点接入系统方案选择

表1分布式电源单点接入系统方案分类表

根据S村具体情况，可采用380V电压三相接入公共电网配电室或箱变低压母线。

3接入系统设计方案

目前，电能根据S村的具体情况，结合接入电压等级和接入点的选择原则，确定分布式光伏发电电源系统接入公共电网的设计方案。

3.1一次系统接线设计

图1分布式电源单点接入一次系统设计方案

3.2主要设备选择原则

3.2.1主接线

380V接入系统采用单元或单母线接线方式，分布式光伏内部设备接地形式和380V相同，选择不接地方式。

3.2.2送出线路导线截面

分布式光伏发电送出线路导线截面选择应遵循以下原则：分布式光伏发电送出线路导线截面选择需根据所需送出的容量、并网电压等级选取，并考虑分布式电源发电效率等因素；分布式光伏发电送出线路导线截面一般按持续极限输送容量选择；接入公共电网时，应结合本地配电网规划与建设情况选择合适导线。

出于对光伏安装方式、光电转换效率、电池温度、灰尘和遮挡、逆变器效率、电能传输损失等原因的考虑，S村的分布式电源功率因数按照最大可能值0.95考虑，电流为360A，380V线路宜选择JKLYJ-1-150型单芯架空绝缘导线。

3.2.3开关设备

分布式光伏发电380V电压等级接入系统，并网点应安装易操作、具有明显开断点、具备故障电流能力的开断设备，断路器可选用微型、塑壳型或万能断路器，根据短路电流水平选择设备开断能力，并需留有一定裕度，具备电源端与负荷端反接能力；公共连接点应选用断路器。

根据短路电流计算结果，S村的分布式光伏并网系统应在并网点和公共连接点选择2台DW45（SW1）型智能万能式断路器。

3.2.4无功配置

分布式光伏发电380V电压等级接入系统，并网点处功率因数应保证在超前0.98至滞后0.98范围内。

3.2.5光伏逆变器

光伏发电装置逆变器应严格执行现行国家、行业标准中规定的包括元件容量、电能质量和低压、低频、高频、接地等涉网保护方面要求。

S村光伏逆变器采用100kWSGl00K3逆变器3台。

4提升分布式光伏发电效率的建议

光伏电站效率的提升需要各方面的努力。一是提高设备效率，包括提高光伏组件效率，降低温度影响，减弱衰减效应；提高光伏组件制造工艺和质量水平，减少匹配损失；提高逆变器的DC—AC转换效率和MPPT效率，提高逆变器的可靠性。二是提高系统集成能力，用好光伏发电各类设备；提高光伏电站的设计能力；提高电站施工工艺，加强现场设备质检。三是加强光伏电站运营管理，例如定期清理组件灰尘，及时排除光伏组件故障等都可以提高设备利用率。

参考文献：

[1]张竞若.张义昌.常州科教城太阳能光伏发电并网系统设计书[Z].

[2]全国太阳能系统标准化技术委员会.GB/T20513-2006光伏系统性能监测测量、数据交换和分析导则[S].北京：中国标准出版社，2006..

[3]白熊.分布式光伏电源接入对配电网型设计与优化分析研究[D].北京：华北电力大学，2011.

[4]赵杰.光伏发电并网系统的相关技术研究[D].天津大学，2012.

作者简介：

张玮（1989年8月生），男，甘肃灵台，大学本科，双学士学位，工程师，国网甘南公司公司配电网规划设计技术专责。