110kV分布式光伏发电并网设计研究

110kV分布式光伏发电并网设计研究

向兴强赵敏寇江龙

中国石油长庆油田分公司清洁电力开发项目部  甘肃庆阳 745100

摘要：近年来，由于人类对洁净能源的关注，太阳能发电正逐步进入人类的生活。利用太阳能来生产太阳能，可以解决目前国内能源短缺的问题，提高人民的生活水平，推动光能发电技术的发展。作为一个电力消费的国家，科学家们已经取得了许多令世界瞩目的成就。110 kV输电线路是输电线路中的一种重要的供电方式，其供电侧的负荷由用户分配，这样也能在某种意义上改善供电的使用效益。

关键词：太阳能；光伏发电；分布式；并网设计

将分布式光伏电源接入电网的研究，是每一家设计公司所面临的重要任务，目前国家大力推动太阳能行业的发展，而与之配套的设备的售价也在不断下降，越来越多的用户选择了太阳能。在电力系统中，合理地规划电网，是确保高效使用电能的重要途径。

一、主要光伏发电系统的分类

根据其对太阳能电池的需求及所依据的标准，将其分为三大类。一般来说，将与电网相连的光电电池系统称为“联网式”，相反，将其称为“离网式”。根据不同的光伏发电系统接入方式，将其划分为集中式光伏发电系统和分布式光伏发电系统。分布式光伏发电可以达到就近发电的目的，将各个层面的建筑和空地都进行了有效的整合，既可以解决客户本身的用电需要，又可以将其接入电网。由于其能量洁净，且在实际操作中无污染，且与其它电源相比，其运营损失也较小，所以，该体系正逐步取代常规能源，在国内外被广泛应用。研究内容包括了对分布式光伏发电接入电网的研究。

二、分布式光伏发电系统的构成及原理

随着社会和经济的持续发展，用电需求量急剧增加，但由于电网的非规则性，远距离输电线对电网的冲击，严重制约着我国的能源供应。传统的电力系统采用的是集中式电源、远距离传输模式，已越来越难以适应我国的社会和经济发展要求。针对这一问题，项目提出了一种基于分布式电源与远距离传输的分布式电源与远程传输模式，该模式难以根据电网负载的动态变化实现柔性供电，且负载调节效率低，不仅导致了电源及传输设备的建造费用增大，且无法实现对电网的高效利用。相对于常规的集中式光伏发电，其核心是将客户负荷与电网负荷有机地融合起来，根据客户的真实负荷来构建电网，并通过附近的电源来保证电力供应。与之相比，分布式光伏电站的柔性更强，可以根据客户的具体需求及施工需求来进行设计与施工。从70年代开始，西方的一些国家和地区，因为其社会、经济的快速发展，导致了能源供给的短缺，再加上其所带来的环境问题，给整个发展带来了极大的负面影响。因此，为了提高太阳能的利用率，解决由常规能源供应导致的发展难题，在欧美等发达国家和地区，正逐步开展了对分布式光伏发电技术的研究与应用。利用分布式太阳能发电技术，可以达到就近供电的目的，将建筑用地、空地等各个环节都整合起来，并加以利用。一般来说，分布式光伏电站的主要硬件设备包括配电箱、并网逆变器等。将太阳能电池模块以串联或并联的形式组成，并按特定的角度进行布置，实现高效采集太阳能，并将其转换为直流电能，经并网逆变器传输。并网逆变器的作用是将直流电能和交流电能相互转换，然后将电能传输到主干线上。而双向仪表的作用是记录、存储、显示太阳能电池的实际出力和电量，以此来进行电能计量。从当前国际上对分布式光伏电站接入方式的研究来看，其总体规模为3-20 MW。我国已有《分布式电源接入电网技术规定》，其中对其并网装置进行了详细说明，根据主网上的变压器负载情况，其所占的份额不能超过25%。

三、设计中注意的问题

一个光伏电站是否具有较好的社会效益，应综合各种因素，包括所能承受的电压等级、接入路径的选择、对环境的适应性以及所需的费用等。

1. 设计入网问题。在进行光源并网的设计中，要格外关注的一个问题，就是要根据国家发布的相关文件，对电力系统进行优化设计，全面地考虑到了电力系统周边的结构、环境状况和城市的发展。既要满足行业规范，又要满足城区发展的需要，又要保证电网的合理布局，既要保证供电质量，又要保证供电质量。

2. 设计路径的选择。如何选取合适的路线是电网规划中十分关键的一环，所选路线应遵循费用-收益的原理，既要根据相关规范进行路线的设计与选取，又要遵循最佳的原则，力求以最低的费用获取最高的收益。要达到该目的，应通过城市区域，采用高架、线缆等方式，在走廊区域采用城市干线，也可以通过山体绿化。通常从技术上、实践上来看，在实践中更多地选择了架空线，从而降低了城市地区的管线与管线等的重叠。在电力系统中，合理地选取线路是非常关键的。在保证输送电流的同时，必须选用适当的导体类型，以保证输送电流时所需的能量。在选取通路时，应充分考量通路规模，尽量减少因通路不良造成的损耗，提升传输速率及效能，确保投入回报。

四、并网设计的深度问题研究

1. 光伏接入系统的稳定计算。太阳能发电系统的并网必须满足目前电网的供电要求，才不会对电网的正常运转造成影响。其中，并网光伏发电系统的供电水平、变电所的负荷容量、稳定性及倒拱问题均应予以重视。针对太阳能电池系统的特点，提出了一种新的基于太阳能电池的新型太阳能电池系统。分布式光伏系统的网络优化应充分发挥本地优势，尽量扩展其网点，因此，其电能质量、频率、电压等因素对其产生很大的影响。以铁山变接入电网为例，其常供量110 kV为61.5 MW，而光电最大匹配为50 MW，在输送电流时可将电力输送至上层。在电压波动时，要把从光电端到铁山镇的电压下降都要注意，尽量减小电压波动，保证电压和电能传输的平稳。

2.光伏接入的电压频率。对于配电网的接入，电网的供电方式、运行方式、运行方式、运行方式等都有很大的影响。根据国家相关部门制定的电力标准，50 Hz是允许企业使用的，50 Hz上下5%属于正常，超出了50 Hz就属于异常。因此，在检查配电网络接入过程中，要将超标的部分加以校正，确保供电工作在常态下。

五、并网设计的市场价值

通过对分布式光伏系统的综合分析，认为其具有更大的市场前景。通过接入网络的研究，从成本投入，投资回报率，预期收益等方面来看，大约8年能够回本，总体来说，这一段时间是能够被人们所接受的。然而，由于电力系统的投入使用会受各种因素的制约，如天气变化、突发事件等，导致其实际效益仅为预期效益的80%左右，要想回本，至少要10年左右。因此，在进行分布式光伏电站网络的规划时，除了要保证网络的畅通，也要将其投入到实际工程中的回报率，并且要合理地估算出投资回收周期，以免给网络的规划带来不必要的损失。若将分布式电源的入网设计顺利运用于实际，则可以预期，将会在一定程度上推动本地其它行业的发展，因此，在进行电力系统的规划时，除了要将电力系统自身的问题外，也要将周边工业发展的协调性也一并考虑进去，根据周边工业的发展特征，有针对性地进行规划。在此基础上，提出了一种既要满足分布式光伏电源网络的个性化要求，又要确保其通用性，即所采用的网络结构必须符合电力系统的通用规则。良好的太阳能电池接入系统，不但可以提升其规模效应，还可以推广其设计架构，提升其资源利用率。

总而言之，能源一直是人类社会和经济发展必不可少的组成部分，而分布式太阳能电池技术既可以为我国的社会和经济发展提供可持续的能量来源，又可以最大限度地保护自然环境。

参考文献：

[1]刘象兵.分布式光伏发电并网系统研究与设计.2021.

[2]张晓伟.分布式光伏发电并网系统的设计及综合效益分析.2022.