浅谈天津电网分布式光伏发电接入系统的前景和影响

　　【摘要】分布式光伏发电系统接入电网运行已成为趋势。本文简要介绍了光伏发电的意义和发展现状，从天津区域特点出发分析了天津电网推进分布式光伏发电并网的优势，并从继电保护、电能质量、配网规划以及电力市场等方面分析讨论了大量分布式电源接入系统后对系统造成的影响，探讨了电网企业应重点研究的技术和标准。 

　　【关键词】分布式电源；光伏发电；配电网；并网技术 

　　1 引言 

　　大力发展光伏发电等可再生能源是国家重大战略决策，是我国经济社会可持续发展的客观要求，对于我国调整能源结构、保障能源安全、促进节能减排、保护生态环境，实现经济社会可持续发展，具有十分重要的意义。 

　　近年来，并网太阳能光伏发电的发展速度明显加快，并网光伏系统是世界各发达国家在光伏应用领域竞相发展的热点和重点，是世界光伏发电的主流发展趋势。从2006年起，国家出台了支持光伏发电等可再生能源发展的一系列配套政策、管理规定和办法。几年来，我国光伏发电呈现了飞速发展的态势。从数字上看，尽管我国光伏发电起步较晚，但已呈现加速发展势头，2011年全国光伏发电装机同比增长700%，目前国家电网公司经营区域并网光伏发电已经达到271万千瓦，已同意并网、正在建设的光伏发电项目达126万千瓦。 

　　国家电网公司高度重视光伏并网工作，提出了“支持、欢迎、服务”分布式光伏发电发展的工作方针，将促进我国光伏发电持续健康发展列为公司重点工作。公司先后编制了《关于做好分布式光伏发电并网服务工作的意见（暂行）》、《关于促进分布式光伏发电并网管理工作的意见（暂行）》和《分布式光伏发电接入配电网相关技术规定（暂行）》，并于2012年10月26日向社会发布了支持分布式光伏发电上网的意见，明确表示将以积极态度持续推进分布式光伏发电并网工作，为我国全面推进光伏发电并网拉开了序幕。 

　　天津市位于华北平原，每年日照时间长，约为2700小时，辐射总量大，是日照条件较好的地区之一，太阳能资源丰富。全市实际日照时数达2610～3100小时，年日照百分率为59%～70%，发展分布式光伏发电具有显著的社会效益和环保效益。 

　　分布式光伏发电并网离不开智能电网、微网技术的支撑。滨海地区的中新生态城智能电网综合示范项目，应用最新的智能电网技术和配电自动化系统，同时拥有成熟的微网运行经验，在推进分布式发电并网项目方面具有得天独厚的优势。按照中新生态城的总体建设规划，区域内由风力发电、光伏发电和生物质发电等可再生能源构成多样化分布式电源。到2020年，生态城将全部采用清洁能源，建筑物全部实现绿色节能；可再生能源利用率将达到20%；人均能耗比国内城市人均水平降低20%以上。生态城将建设中央大道光伏、动漫园光伏、主题公园风力发电及生物质发电等分布式电源接入项目。因此，率先推动包含分布式光伏发电在内的新能源并网，天津电网拥有得天独厚的优势。 

　　2 国内外发展现状 

　　美国是最早进行光伏发电并网的国家。早在20世纪80年代即已经建造了最大为6MW的大型并网光伏电站4座。而从光伏系统装机的市场结构看，欧洲保持着绝对的领先，占据了全球光伏装机容量的70%。日本自20世纪70年代开始就着力发展光伏系统，到1999年底已安装3万套并网户用光伏系统。 

　　国内光伏市场起步较晚，前期发展也较为缓慢。近年来随着国家政策积极引导，我国光伏市场快速发展。2012年全国光伏发电装机容量达到700万kW，根据规划2013年新增装机容量将为1000万kW。 

　　近年我国积极开展了光伏并网发电试验示范工程的建设。河北保定的“电谷广场”项目总并网发电功率为1.5MW，其中一期工程电谷锦江国际酒店并网容量为300kW，已经建成投入运行。2012年9月15日，采用“光电建筑一体化”方案的天津西站光伏电站成功并网，项目装机容量1.88MW，采用了双结转化率6%和三结柔性转换率6.7%的两种薄膜组件。截止2012年10月31日，天津西站光伏发电站在经过40多天的间断并网发电后，累计上网电量达到了74727kWh。 

　　3 分布式光伏发电并网对电网的影响 

　　光伏发电属于调节力弱的能源，昼夜变化、气象条件变化以及季节的变化均会对发电产生影响，由于光伏并网发电系统自身不具备调峰和调频能力，他的接入对电网接纳能力提出了更高要求。光伏资源特性对电网的安全稳定运行提出更大挑战，光伏发电并网需要更灵活的调峰电源及更强的并网技术设施，造成脱网事故的概率和影响更大。 

　　分布式光伏发电并网对电网的影响主要表现在以下几个方面。 

　　1.对继电保护的影响 

　　常规的配电网为单侧电源的辐射性网络，馈线保护装设与馈线开关处，一般配置三段式电流保护，对非全电缆线路配置三相重合闸。在配电网引入分布式发电系统（Distributed Generation，DG）后，配电网将变为多电源供电的复杂网络，正常运行时网络中的潮流分布以及故障时的短路电流大小和方向都会受DG影响而发生变化，从而使配网保护出现拒动、误动等现象，并可能使重合闸不成功以及备自投无法正常工作，影响配网的运行与控制。 

　　2.对电能质量的影响 

　　（1）对系统稳态电压的影响 

　　配电线路一般呈辐射状，各节点电压沿馈线潮流方向逐渐降低。在引入DG后，由于DG输出有功和无功，造成线路中间节点电压被抬升从而使部分负荷节点电压偏移超标。 

　　（2）对电压和无功控制的影响 

　　配电网中有功、无功负荷的变化会造成电压的波动。在DG并网后，由于DG系统的出力和启停的波动性和随机性较大，并且不受调度控制，对电压和无功控制来讲相对于一种随机扰动，增加了系统电压控制的难度。