分布式光伏发电项目的投运对配电网运行的影响及对策

卢德银 屈乐岩

（国网浙江省电力公司金华供电公司，浙江 金华 321015）

摘要：随着经济社会飞速发展，近年来我国越来越多的光伏发电设备投入到电网运行中来，光伏发电设备投运对电网的影响也逐渐凸显出来。为有效利用太阳能，减少分布式电源设备对电网的不利影响，各相关机构纷纷对其开展研究。基于此，结合金华电网分布式电源管理工作实践，着重讨论分布式电源项目对配电网的影响，并提出解决的策略和方法，以期为供电企业分布式电源管理工作提供有益思路。

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关键词 ：分布式光伏发电；配电网；影响；对策

1分布式光伏发电项目建设现状

以煤炭、石油、天然气等为代表的传统能源大部分是一次性能源，这些能源一经消耗不可再生。

据测算，200年后人类所有的化石能源将全部消耗一空。为了满足人类生产生活对能源的需求，新能源的开发和使用必将大行其道。风能、太阳能等可再生能源纷纷成为能源机构关注的热点，其中最炙手可热的新能源当属太阳能。太阳照射地球1 h产生的能源足够目前世界全年的能源需求。正因此，太阳能被看作是摆脱对化石能源依赖的有效途径。如果能够以节约资源的方式利用太阳能，便可真正拥有取之不尽、用之不竭的能源。光伏发电就是利用半导体界面的光生伏特效应而将太阳产生的光能直接转变为电能的一种技术，是太阳能发电的一种。这种技术的关键元件是太阳能电池。太阳能电池经过串联后进行封装保护可形成大面积的太阳电池组件，再配合功率控制器等部件就形成了光伏发电装置。光伏发电系统主要由太阳电池板（组件）、控制器和逆变器三大部分组成。据国家能源局公开公布数据显示：“截至2015年6月底我国光伏发电装机容量达到3 578万kW，其中光伏电站3 307万kW，分布式光伏571万kW，1—6月份我国光伏发电量达190亿kW·h。2015年上半年我国新增光伏发电规模773万kW，比去年同期330万kW增量翻了一倍多。”目前我国光伏“十三五”规划正在制定中，光伏发电累计装机容量目标可能由最初的100 GW进一步上调。光伏发电产业发展形势一片大好。

2分布式光伏发电系统并网后对配电网的影响

尽管分布式光伏发电系统的并网能很大程度上缓解能源短缺，但事物都是具有两面性的，新的发电设备投运将大大增加电网的复杂程度，给电网检修和运行带来较大冲击和影响。

（1） 分布式光伏发电系统按照国家相关的技术标准要求，设置失压跳闸和防孤岛保护两重保护，防止停电期间向电网倒送电。然而保护装置动作的可靠性将随着时间的推移不断降低，尤其是在分布式发电系统运行后的若干年，保护拒动作和误动作的可能性急剧增加。一旦配电网发生停电检修或故障处理，双重保护同时失灵的情况下，极易引发倒送电事故，给配电网的安全运行带来了挑战。目前分布式电源用户数量相对较少，为了确保低压配电网的停电作业安全，停电期间断开所有可能来电的电源点还较容易实现，但是随着国家对光伏发电产业的扶持，分布式光伏发电客户将会呈几何级数增长，未来配电网的停电检修、故障处理将耗费巨大精力来断开所有可能来电的分布式电源点，有效的安全保障将成为日常工作中的一道难题。

（2） 部分农村空置的房顶和空地较多，农村居民为充分利用空间以获取光伏发电带来的经济效益，很多用电容量只有

2～3 kW的用户会安装10 kW甚至更大容量的光伏发电设备。原有的配电网低压线路根本无法满足发电上网的要求，必须进行线路和相关设备的配套改造升级；同时大量低压用户发电设备的投运也将迫使配变更换容量更大的变压器，随之而来的是变压器配套的配电设备的升级改造。可见，接纳分布式光伏发电电量的配电网配套改造工程量浩大。在此基础上，用户配电设备改造工程量也将十分巨大，根据国家《光伏发电站设计规范》（GB50797—2012）要求，“光伏方阵产地内应设置接地网，接地网除应采用人工接地极外，还应充分利用支架基础的金属构件”。现有农村居民很少做建筑物防雷和接地，防雷接地改造工作量也将十分巨大。

（3） 大量的光伏发电设备引入电网将极大地改变配电网运行模式，分布式光伏电源的发电功率随日照强度变化，晴天时呈现单峰曲线形状，功率峰值一般在10：00—14：00之间，光伏电源接入会极大地改变配电网负荷曲线。发电高峰期配变台区从大电网吸收的功率大大减少，甚至可能使整个台区、整条10 kV线路向电网倒送电，极大地改变了配电网潮流。潮流急剧变化将引起电网运行模式的巨变，大电网的电压和频率控制难度将加大。如何在保证供电质量和可靠性的前提下，实现科学电网调度和运行管理将变得困难重重。

（4） 现有配电网大多是单电源、放射状供电网络，其潮流从电源到负荷是单向流动的。放射状结构的配电网被认为只有一个电源向故障点供电，故保护不具备方向性。分布式电源接入系统后，不仅分布式电源的故障会对系统运行和保护产生影响，更为重要的是接入分布式电源的配电网将变成多电源结构，在故障发生时引起短路电流大小和方向的改变，现有继电保护配套设备将不能满足在分布式电源接入系统情况下的正常保护要求。

（5） 基于电力电子技术的逆变器接入配电网的分布式电源，在逆变器将直流转换为交流的过程中，不可避免地会产生谐波。

3对策

尽管分布式光伏发电设备并网会给电网安全带来一些不利的影响，但相对于分布式光伏发电带所带来的大量可再生能源这些都是微不足道的，而且通过采取一定技术和管理手段也可将这些不利影响降到最低。

（1） 供电企业要建立光伏发电用户的常态化管理标准，指导用户安全发电。还要做好用电检查工作，对用户的设备故障和障碍进行及时处理。分布式光伏发电的相关机构也要做好研究和试验，在现有技术标准的基础上，增加继电保护失灵警示功能，一旦发现保护失灵，第一时间进行检修和维护，确保发用电安全。同时电网管理部门还要做好配套的自动化改造，实现对低压台区的实时监控，并建立带电预警机制，完善电网安全运行模式。

（2） 现有分布式光伏发电系统主要是通过公变台区对电网进行供电的，涉及的也主要是低压用户。根据现行政策，居民光伏发电系统引起的配电网改造由供电企业负责，分布式光伏发电系统投运产生的社会效益是巨大的，供电部门应积极争取国家公共财政支出对光伏发电项目的支持，落实项目资金，推动社会效益突出的分布式光伏发电项目尽快、尽早投运上马；还要制定严格的审查机制，对投资成本与社会收益不协调的分布式光伏发电项目进行控制，减少不必要的公共资源浪费。

（3） 做好配电网的规划和管理，将分布式电源投运纳入到电网中长期规划中来。为适应电网的变化，电力运行管理部门要做好科学理论计算，制定出配套的电网运行管理标准，重新进行潮流计算，制定适应新形势的电网运行方式。

（4） 分布式光伏发电系统的并网，将改变原配电网故障时的阻抗值，故障后电气量变化复杂程度急剧攀升，原有传统的继电保护原理和故障判定将随之改变，需要探索出针对光伏发电设备投运的新的配电网保护方法和技术，要在充分试验和科学计算的基础上，进行系统性的改造和升级。

（5） 在分布式电源并网前，应针对并网点进行电能质量检测，严格管控不满足国家标准的光伏发电设备并网运行。在光伏发电系统投运后，应在适当位置加装电能质量在线检测装置，并采取综合补偿措施抑制谐波。

4结语

现行的光伏发电项目在我国的实践中还存在着一些系统性问题，但总体来看，随着化石能源的枯竭，太阳能、风能等非常规能源将会成为能源舞台的主角。光伏发电系统作为应用太阳能的一个重要平台，在未来的能源使用中将扮演重要角色。虽然制约其发展的因素还较多，但长远来看，光伏发电势不可挡。随着光伏发电技术在全球范围内推广和应用，其优势将不断显现出来，积极开展分布式电源对电网运行的影响研究很有必要。未来配电网的设计、规划、营运和控制中都会将分布式电源这一因素作为一个重要影响面来考虑，制定相配套的分布式电源管理措施和技术标准在电网管理中也会逐渐开展起来。安全可靠地利用太阳能发电资源不仅对社会发展具有积极意义，也是对公共电网的有效补充。

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参考文献］

［1］胡芳.探讨分布式光伏发电的应用及影响［J］.城市建设理论研究，2013（23）.

［2］于磊，许丽丽，周鑫.分布式光伏发电对配电网的影响及对策［J］.华北电力技术，2013（10）.

收稿日期：2015-08-25

作者简介：卢德银（1966—），男，浙江磐安人，高级工程师，研究方向：配电网技术。

屈乐岩（1983—），男，辽宁辽阳人，硕士，工程师，研究方向：配电网技术。