【学术】分布式光伏电源并网影响与应对措施研究

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国网新疆电力公司、华北电力大学的研究人员陈沛华、赵会茹等，在《电气技术》杂志2015年第1期上撰文，为更好地推进分布式光伏电源技术进步和迅猛发展，深入分析了分布式光伏电源对电网安全运行带来的影响，进一步研究了安全风险应对措施。

随着分布式电源技术的发展，在国家有关政策的支持下，分布式光伏电源将得到迅猛发展，呈现如下特点：

（1）分布式光伏电源发展迅速，近几年将呈爆发式增长态势。

（2）光伏电源项目分散多点并入10kV及以下低压用户电网，单个项目电量小、投资小，并网点多。

（3）各种技术规程和管理规定还在不断完善过程中，运行经验有待总结提升。

（4）分布式光伏电源的并网改变了原来的单电源、辐射型供电网络结构。

（5）分布式光伏电源并网接口部分为基于电力电子技术的变流器，其特点决定了在外部电网故障时，光伏电源能够提供的短路电流非常有限，一般不超过1.5倍额定电流，且持续时间非常短。

1分布式光伏电源并网影响分析

1.1对检修人身安全方面的影响

分布式光伏电源的接入使得配电网由传统辐射式的单端网络变成了一个遍布电源和用户互联的多端网络，电力潮流也不再单向地从变电站母线流向各负荷，给配电网检修带来安全隐患，主要是在计划停电检修的区域内有可能会存在“孤岛”运行的分布式光伏电源，造成反送电，从而威胁检修人员人身安全。

1.2 低压并网点设备不具备“明显断开点”

10kV并网点设置在10kV开关柜内，能满足现行《电力安全工作规程》关于“明显断开点”、“验电”、“接地”、“挂牌”等安全措施要求。但是，220V/380V并网点基本采用2～3级空气开关，均不具备“明显断开点”的功能，虽然可以“验电”但在用户侧基本不具备“接地”能力，只有向公网延伸至低压环网柜处才能安装“接地”，造成传统要求的在检修工作地点处装设接地难以落实。

1.3对配电网保护自动化的影响

1.3.1配电网保护方面

当配电网发生线路故障时，由于系统和分布式光伏电源都会提供短路电流到故障点，使得配网中短路电流的大小、流向以及分布发生改变，此故障电流比分布式光伏电源并网前变小。因此，继电保护只能检测到系统提供的短路电流，降低了保护的灵敏度，严重时保护感受不到故障电流，造成拒动。另外，馈线的保护将感受到分布式光伏电源提供的故障电流，由于保护不经方向闭锁，如果该电流足够大，将导致保护误动。

在目前分布式电源容量渗透率较低时，其接入基本上对现有的配电网保护配置保护不会造成实质性影响，但应对相关保护定值进行校核。当分布式电源渗透率较高超过一定比例时，分布式光伏电源的接入将对配电网保护配置，特别是不带方向电流型保护产生一定影响。

1.3.2配电网自动化方面

在以电力电子并网接口为主的配电网中，分布式光伏电源在失去大电网支撑后，需要进行孤岛区域的实时识别，防止形成非计划孤岛供电区域。由于电网公司不是分布式光伏电源的运营主体，当分布式光伏电源大规模并入后，配电网运行调度需要从运营主体接入分布式光伏电源的实时运行数据和信息，根据实时数据信息采用优化调度方案对分布式光伏电源有功出力和无功出力进行控制，这就需要进一步加强配电网通信网络建设，并解决随之而来的信息安全的问题。

1.4对配电网电能质量的影响

1.4.1系统电压方面

分布式光伏电源并入配电网后，配网变为多电源网络结构，改变了原先潮流的大小和方向，稳态电压也随之变化，配电网馈线电压分布变化的大小与光伏出力大小、接入地点相关。稳态时，分布式光伏电源输出的无功使得馈线各负荷节点的电压被升高，电压升高的大小同样与分布式光伏电源接入位置和发电出力大小相关。

根据《分布式电源接入电网技术规定》中的要求，当分布式光伏电源并网后，公共节点的电压偏差范围要满足《电能质量供电电压偏差》（GB/T 12325-2008）规定，即：35kV节点电压正、负偏差范围绝对值之和要小于或等于标称电压的10%，20kV及以下三相节点电压偏差范围要小于或等于标称电压的±7%；220V单相节点电压偏差范围要小于或等于标称电压的+7%,-10%。

1.4.2谐波注入方面

随着分布式光伏电源大量并网，引入了大量电力电子转换器，使得非线性负载大量增大，非线性负载又导致电网电压、电流波形发生畸变，造成谐波污染。分布式光伏电源运行方式和转换器工作模式直接影响谐波的幅度和阶次。分布式光伏电源的谐波来源包括逆变器内部产生的50Hz较差基波波形和高频开关产生的阶次谐波。当分布式光伏电源并入较弱电网时，就会出现明显的谐波污染，配电网的电压波形、电流波形畸变难以得到补偿。

《分布式电源接入配电网运行控制规范》中规定：当分布式光伏电源并入配电网后，各节点电能质量应满足Q/GDW 480的要求，其互联接口应具备电能质量监测和记录功能；分布式电源接入配电网后，当节点的电能质量不满足要求时，应产生报警信息；以三相接入配电网的分布式电源，其运行管理方应将该信息上报至电网调度机构，以单相接入配电网的分布式电源，其运行管理方应记录报警信息以备电网调度机构查阅；当接入配电网的分布式电源导致节点电能质量不满足Q/GDW 480的要求时，其运行管理方应采取改善电能质量措施，在采取改善措施后仍无法满足要求时，电网调度机构可直接断开该分布式电源，分布式电源运行管理方应进行整改，电能质量满足要求时方可重新并网。

1.5分布式光伏电源运行的安全基础薄弱

分布式光伏电源的运行监控绝大多数都由光伏产权所有者管理，但管理单位普遍技术力量不高，安全运行能力较为薄弱，安全管理较差，主要依靠厂商和电网公司配电网管理单位，而公共电网则是集中控制，系统安全管控面临新课题。另外，还存在未向电网公司报装的情况，用户内部安装分布式电源的容量和并网计划未经过电网公司进行方式和保护校核，不利于电网调度及运行安全管理工作的开展，对双方安全构成威胁。

1.6大规模分布式光伏电源需要较高的系统备用

由于分布式电源并网，使得电力规划、负荷预测、和生产运行增加了很多不确定性。当分布式光伏电源大规模发展时，难以准确预测供需负荷的变化，特别是白天难以预料光伏发电的出力，给电力平衡带来困难，这将影响配电网后续规划的准确程度。由于太阳光辐射变化的不均衡性、随机性、波动性、间歇性等特点致使光伏电源输出功率波动很大，光伏电站可调可控性弱，大量分布式光伏电源并网后，电力系统安全稳定运行需要较高的发电备用容量和系统备用容量，随着分布式光伏电源规模不断扩大，系统安全稳定运行需要研究应对策略。

2应对措施

2.1完善入网规划和运营监管

根据保证电网和电站安全稳定运行的各方面要求，针对分布式光伏电源并网，尤其居民用户光伏项目并网，开展技术规定和规范标准的深入研究。对于不同区域、不同电压等级、不同装机容量的光伏电源并网项目，开发新型运行监控信息系统。依托电科院强化分布式光伏电源并网前的安全性评价和技术监督，加强并网调试检测和电能质量评估，对于分布式光伏电源并网引起电压、电流波形畸变的项目，要求配备相应治理谐波装置，在光伏电站并网后开展电能质量实时在线监测。

2.2完善相关安全规程规范

依据分布式光伏电源并网运行特点，增加相关配电网检修工作注意事项、优化作业流程，及时修订、健全配电运维现场规程。总结分布式光伏电源运行安全经验，研究保证安全的技术措施，完善相关配电网电力安全工作规程。

2.3严格并网设备安全技术要求

（1）以10kV电压接入电网的分布式光伏电源，其并网点应安装易操作、具有明显断开点的开断设备，电网侧应能接地。

（2）以220/380V电压接入电网的分布式光伏电源，其并网点应安装易操作、具有明显开断指示的开断设备，并建议明确要求并网点安装具有漏电保护的开关。

（3）并网点设备（特别是逆变器）调试验收应由具备相应资质单位进行，并出具合格的报告。规范并网接口功能，并严格测试把关，防止具有离网运行时误合闸造成对外供电或非同期。

（4）装设于配电变压器低压母线处的反孤岛装置应与低压总开关、母线联络开关间应具备操作闭锁功能，并根据有关技术规定要求进行定期核算，保证功能可靠。

2.4规范光伏电源公用电网侧安全管理

制定分布式光伏电源安全管理规范，进一步明确运行、检修相关安全管理工作要求。

（1）做好基础管理工作。接入分布式电源的电网管理单位应及时掌握分布式电源接入情况，核实并网运行实际，完善基础台账，在分界处设置标识，并在系统接线图上清晰标注。现场设备应具有明显操作指示，便于操作及检查确认，操作人员应熟知现场设备和运行方式后，确认无误后再进行分布式发电设备操作。

（2）规范检修作业流程。梳理分布式光伏电源并网后的配电网检修作业流程，明确光伏电站配合操作流程，进行流程规范，确保日常运维检修作业时的人身、电网、设备安全。重视并网专用断路器和防孤岛运行装置的应用和日常巡视检查，在光伏并网安全运行中发挥作用。

（3）做好检修安全措施。在有分布式电源接入的配电网系统开展停电作业时，应按照电力安全工作规程要求，在工作地段可能来电的各侧落实停电、验电、挂地线等安全措施，将工作人员置于可靠的接地线保护范围内。若以空气开关等无明显断开点的设备做为停电隔离点，则应采取加锁和挂牌等措施防止误送电。在220V/380V低压分支线或入户线上工作，不得直接接触导线的裸露部分，并做好防止相间短路的安全措施。

（4）做好停送电安全防护。电网侧企业停电检修，应明确告知相关分布式光伏电源用户停送电时间。由电网侧企业操作的设备，应告知分布式电源用户，并采取加锁、挂牌等防止误送电措施。

2.5做好分布式光伏电源业主方的安全管理

通过并网协议或供售电合同协议签订等手段，明确安全职责，做好对分布式光伏电源业主（运行）单位的宣传、培训工作，要求其服从调度指令，明确设备操作权限和流程，配合电网做好相关安全措施。在公网停电检修时，不得擅自并网发电。

3 结论

分布式光伏电源发展迅速，有些项目和技术，如微电网相关研究还处于起步阶段，相关规划、设计、运行及维护等相应标准也都在不断完善过程中，相关实践经验较为缺乏，在电网安全稳定运行和安全管理上应该引起高度重视。