分布式光伏电站并网对电网影响及接入方式分析

分布式光伏电站并网对电网影响及接入方式分析

张云松

石家庄科林电气股份有限公司，河北省石家庄市，050200

摘要：分布式光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应（简称“光伏效应”）而将光能直接转变为电能的一种技术。它包括三大模块：太阳能板、配电控制和逆变器，通过串联可以形成一大片太阳能电池，将多个太阳能电池串联、并联在一起，可以组成一个光伏阵列。我国是一个太阳能资源十分丰富的国家，分布式光伏发电遵循因地制宜、清洁高效、分散布局、就近利用的原则，是一种符合国情的、有着广阔发展前景的发电与能源综合利用模式。

关键词：分布式光伏；配电网；电压；接入位置；接入容量

1分布式光伏出力概率模型

1.1分布式光伏出力特性分析

光伏发电具有很强的周期性、随机性和波动性，且其出力特性受天气影响较大，无法通过控制调节其出力。大规模的分布式光伏灵活并网对配电网的频率、电压及功角都会有较大影响，加剧中低压配电网的不确定性。所以，需要考虑分布式光伏多场景灵活的处理特性，再根据不同接入方式的风险指标计算其运行风险，以此评估分布式光伏并网对配电网可靠性的影响。

1.2分布式光伏典型出力概率

通过调研地区分布式光伏发电情况，结合当地天气，分析光伏典型出力特性。根据光伏电站的地理位置及光伏电池板倾角，利用太阳位置模型将数值天气预报辐照度转换成有效接收辐照度，利用光伏电池板物理模型，将光伏电池的有效辐照强度转化为输出功率。由于光伏出力受自然环境影响较大，先对光伏出力进行场景划分，再分别研究不同场景下的光伏出力概率分布情况。

2分布式光伏发电系统的优点

2.1环保效益突出

分布式光伏发电不需要进行各种物理反应和化学反应，因此在发电时不会对各种部件造成任何污染，确保了整个装置的稳定。常规的发电方式通常需要使用大量的大型机械，同时也会造成较大的噪声污染。传统的电力生产方式以燃烧为核心，由于温度太高，燃烧时产生的烟雾对机组部件造成了很大的影响，有的部件还会发生泄漏、爆炸等危险，对周围的环境和工作人员的人身安全造成了很大的威胁。分布式光伏发电是一种无须燃烧的能源，具有很高的安全性。同时，在充放电的开始与结束的时候，对其进行随机化的处理，可以让负载的曲线变得更为光滑，从而避免整个负载的瞬间变化。

2.2应用范围广

工业园区厂房、车站、机场、商业建筑、公共建筑的屋面，它的用电负荷特征可以与分布式光伏发电的特征相匹配，从而可以做到自发自用、就地消纳。针对农村和农业设施、边远农牧区和海岛等地区的电力输送距离长、供电难、供电品质较差的特点，结合当地实际，可以发展“光伏农业”工业模式，如农光互补、渔光互补等。分布式光伏发电系统也可以用于野外建设、野外养殖、野外种植等场合。

3分布式光伏发电系统应用中可能存在的隐患

尽管分布式光伏发电系统具有很多优点，但是它也存在一些潜在的问题。具体内容包括以下四个方面。（1）在采用分布式光伏发电系统时，通常要增加发电站和输电线路，若布置不合理，将会对居住在周边的住户造成威胁。（2）尽管分布式光伏发电系统的运行效果不会影响到电网的正常运转，但由于网络传输频率的变化，会使得整个电网的电压出现波动。另外，环境中的一些随机性因素也会带来隐患。比如裸露的电线等，若保养不当，容易引起火灾。（3）分布式光伏发电系统的应用，包括安装大功率的发电装置，在使用过程中会引起电磁感应，从而会对某一地区的电子设备造成严重干扰。（4）在并网发电过程中，由于分布式光伏发电系统与电力系统并网，当电网系统由于电气故障、人为或自然因素等原因发生异常而中断供电时，如果分布式光伏发电系统不能随之停止工作和电网系统脱开，则会向电网输电线路继续供电，出现“孤岛现象”。

4分布式光伏电站并网接入方式

4.1项目建议书/技术方案编制

在前期资料收集和现场实地踏勘的基础上，编制项目建议书或技术方案，对项目进行评估，初步明确项目可行性。编制内容应包括合作企业概况、建筑物情况、直流侧装机规模、太阳能资源评估、发电量计算、支架方案、工程投资估算、经济性分析等。

4.2项目备案及接入批复

确立开发意向后，项目投资方应尽快获取县、区发改委项目备案以及电网公司接入批复。分布式光伏项目采取备案制，由于各地政策不同，项目备案所需基本材料不尽相同。根据当地电网公司的政策和要求，接入批复意见提供项目相关资料，完成接入系统备案并初步认可项目接入电网，避免因电网接入问题导致项目无法通过并网验收。

4.3分布式光伏设计要点

分布式光伏设计过程中，一般应注意3个要点。一是组件布局和倾角。在对分布式光伏发电系统进行整体设计和局部设计的过程中，要对光伏组件的整体布局和倾角进行重点设计，从经济效益、环保以及安全等层面进行需求分析和可行性评估。二是支架与组件方阵间距设计。确定分布式光伏发电系统的整体布局与倾角后，要根据实际建设条件与地理位置，合理设计支架与光伏组件的方阵间距，并保障南北方向和东西方向的间距计算结果在合理范围内。三是屋顶荷载计算或复核。在设计过程中，应根据屋顶荷载情况，结合建筑物屋顶结构的差异性和独特性，对光伏组件和支架结构对屋面结构的作用力影响进行测算。尤其是老旧的彩钢瓦屋面，应对屋面结构荷载进行全面复核，确保安装后安全稳定性。

4.4分布式光伏安装要点

现场施工管理具有一定难度。一是光伏支架安装。光伏支架安装质量影响光伏组件稳定性和可靠性，应严格按照设计图纸和施工方案要求进行，保障支架固定效果和角度符合要求，应避免对周边建筑物或构筑物的破坏，确因施工需要，应在施工前经产权单位同意并在结束后及时修复。二是光伏组件安装及连接。光伏组件转运、吊装、搬运过程中，应注意成品保护，避免组件表面玻璃及背板材料受到撞击而破裂，应严格按照规范要求，确保安装偏差在允许范围内。三是配电设备安装。配电设备的安装与线缆连接方式与分布式光伏发电组件的安装和系统调试工序密不可分，因此要在安全环境下完成上述工序。在对配电设备和控制仪器进行集中安装的过程中，要重点检验供配电线路的完整性和安全性，并对分布式光伏发电系统装置的整体运行能力与发电效率进行重点监测。

4.5并网验收阶段

安装及系统调试完成后，项目公司应及时向当地电网公司提交并网调试验收申请等相关资料，在通过电网公司并网调试验收后，签订项目购售电合同和光伏电站并网调度协议。资料通过审核且关口电能计量装置安装完成后，项目正式具备并网运行条件。需要注意的是，各地区政策存在不同，流程略有差异。

结束语：分析分布式光伏电站在电网运行的过程中对配电网络所产生的影响与光伏电池的运行原理。在光伏发电的背景下，配电网络以及接入方式的选择需要依托专业的潮流计算方式进行确认，并且进一步通过建模和数据计算的方法分析研究，为取得更好的配电网络规划应用方案以及接入方式的合理选择提供重要参考。

参考文献：

［1］马滕肖，孟祥鹤，白星振，等.考虑规模化分布式光伏接入的配电网台区鲁棒优化规划方法［J］.电力电容器与无功补偿，2021，42（2）：183-190.

［2］贾科，李俊涛，陈金锋，等.多端口分布式光伏接入直流配电系统整体故障穿越协调控制［J］.电力自动化设备，2021，41（5）：175-182.

［3］刘蕊，吴奎华，冯亮，等.含高渗透率分布式光伏的主动配电网电压分区协调优化控制［J］.太阳能学报，2022，43（2）：189-197.

［4］傅质馨，王婧佳，朱俊澎，等.分布式光伏接入对配电网凹陷域预估结果影响［J］.电源技术，2020，44（10）：1518-1521，1548.