分布式光伏发电系统接入电网的设计要求分析

扈文远 国网江苏省电力有限公司扬州市江都区供电分公司

根据现代可持续化发展和生态环境保护要求，逐渐使用一些新型的能源来取代原有的材料，不但可以提高性能，而且能够减少对环境的影响。而在电网系统运行中，对分布式发电系统进行开发和利用，可以有效地提高系统运行的效率和质量，降低损耗，而且能够将太阳能转化为需要的电能，可以缓解能源紧张状况。此外随着时代的发展，新能源已经逐渐成为主要的供应来源，但是将分布式发电系统接入电网设计时，要事先了解到当地的电网运行和各个系统分布情况，结合人口分布以及用电特点，来进行科学设计。

一、分布式光伏发电系统的概述以及特点分析

主要是利用多个太阳能组件和设备，促使太阳能光子和设备之间发生光电反应，继而产生电流，然后将其接入到对应的电网系统中，用来供应电力能源，由此可见它主要是运用太阳能的作用来进行发电，但是要注意的是在进行系统建设时，要综合考虑当地的气候、温度以及光照强度等，来进行合理设计，实现资源的最大利用[1]。发电系统的主要特点表现在这几个方面：一是在进行接入时会根据就近的原则，来进行输配电，因而那里损耗较少。二是可以有效的结合并网系统运行中存在的问题，提高电网供应效果和质量，并且和并网系统进行互补利用。三是可以将其当作备用和应急电源，尤其是在故障或者外界环境的影响下，不能供电时。四是将光伏发电和建筑功能相结合，可以降低能源消耗。

二、分布式系统接入对电网的影响

（一）电能质量

随着分布式伏光发电系统运用，使得相关的项目在逐渐增多，但是在实际的运用过程总会存在一些问题，比如发电系统主要是依赖于太阳能，因而就会有波动性，导致在输出造成电压的变动。在用电的高峰时期，有电压脉冲和跌落等问题，导致电能的质量不稳定，还有在系统的运行中，需要利用相关的电力逆变器来实现有效的并网，这就会导致三相电流的不平衡和谐波问题。

（二）运行电压

将分布式伏光发电系统接入电网后，就会导致系统的电压较大的变化，而其能源主要取决于太阳能，因而会随着时间的变化，造成电压产生不同程度的多次变动，给系统的安全和稳定运行，带来较大的隐患，而且在太阳能较为充足的时候，会引起超标的现象，导致电压更大的变动和闪变问题的出现[2]。

（三）电流

在接入电网系统后的电压变化，会给相关的保护装置带来一定的影响，光伏发电系统输出的电流存在较为不稳定的情况，而且随着太阳的光照条件变化，充足的时候电流大，在电流变大的时候，会导致在短路节点处电流变大，造成系统的误判跳闸。

（四）孤岛效应

具体指的是电流的某个部分或者通路中没有产生电流现象，当出现该问题时，输出的电压和频率存在严重的不稳定问题，因而在工作人员进行检修的过程中，会给员工的人身和生命安全带来威胁，还会降低电能的质量，加大设备的损坏。

（五）谐波电流

主要是在直流电的转换过程中，将其转为交流电，会使得电网系统中产生谐波电流，当电流较小时，可进行有效的控制，因而对于系统的电力供应影响不大，但是在谐波电流的能源叠加下，就很难对其控制，而且会导致对系统电流的污染影响线供应的电能质量。

三、具体案例分析

（一）接入电压等级大小

在接入前，要对当地供电系统进行检测和调查，确定详细的数据和信息，然后根据伏光发电系统的容量大小，来设置对应的电压容量，进行电能质量技术处，并且配置好相关的设备。比如在江苏省两兆瓦的伏光发电项目，其装机量为二点零八左右，而原来配电容量在一千千伏，所以不能进行接入配电操作，而且设备的改造都不具备对应的条件，所以可以使用十千伏的电压等级，来进行一级接入。

（二）具体的接入方案

主要是结合伏光发电项目附近或者周围供电系统的运行和发展以及安全性能等方面，设计出不同的方案，然后根据具体的接入技术和经济性原则来进行对比和选用，比如在江苏省中的两个方案，一个是投资较少，线路长度大概在一百五十米，采用的是T型接入公网系统中，保护较为复杂，且不占用间隔资源，而另一个是线路长在一百米，采用的是专线接入方式，技术操作较为简单，占用一个通路资源，而且要预留间隔，经过对比可以选择第一个方案来进行接入建设。

（三）电能质量检测

在发电系统接入时，会导致电压和电流的变化，因而可以在系统并网节点处装置电能质量监测设备，根据国家对三相平衡以及谐波和电压的规定和标准，来进行数据变化的监测。

（四）逆流预防和控制

在分布式伏光电源分布范围内，发电量基本上都可以上网，而且会根据用户的选择来设置，在用户的电量不足时，交由电网来进行供应。对于上网的用户不需要进行你留的保护，而自用的系统需要配置，具体的配置方式有很多中，比如利用监测装置来收集并网运行中的电压和电流状况，如果出现逆流问题时，可以采用相关的控制设备，来调节输出功率，断开并网开关，继而关闭逆变器。比如浙江的武林国际发电项目就是运用的这种方法[3]。

（五）继电保护

对于配置的不同电压等级，要采用不同的保护处理，比如在零点四千伏的系统中，对继电可以采用并网断路器来进行三段式的保护，而在十千伏的系统中，要将系统中的电缆线路、母线、安全装置和防护监测系统等来建立一个完整的保护装置。

（六）自动调度的自动化

主要有两种方式：远动和本身监控系统组合而成的，还有是独立的远程监测装置系统，根据实际的运用情况来看，大多都会选择第一种方式，而且交由专业的监控厂家进行配套，但是在国家电网系统变动后，将电能质量的监测获得信息传递给对应的主控系统，还有对于关口计量表输出的信息要利用终端服务设备传送给主体结构，从而提高监测和保护的高效调节和控制。

四、分布式伏光发电系统设计要求探究

在分布式发电系统中，主要的设备包含伏光的组件和支架、防雷装置、逆变器等，因而在设计时，要根据不同的设备要求来进行，从而发挥最大的系统作用。

（一）太阳能电池和组件

这个是发电系统的核心部分，因而对产品的质量和性能以及技术要求都较高，其中的背板可以使用特定的材料来进行密封和保护，以防止老化问题，面板使用一种钢化玻璃进行封装，而且透光效果和机械强度要高，对于接线盒的设计，可以采用防水处理，同时要确保相关的组件在一定的使用期限内，输出功率下降不得超过规定的数值，在较大的电流下没有击穿问题，要注意的是建设的环境条件，温度在零下四十度到八十五度之间，湿度要小于百分之九十五，海拔高度在六千五百米，在一天的时间内，温度的变最高数值变化不得高于五十。

（二）电池设计要求

在进行串联设计时，要确保在最低的温度下运行时的电压，低于逆变器最大直流电的电压值，而且相关组件的串联时的总电流，不得大于逆变器的最大电流值。对于同一台逆变器组件串联，要根据组件的不同参数和位置进行合理安排，并且确保其电压控制在百分之五以内。在进行倾角的设计时，主要有两种方案：一是将倾角按照屋面支架的角度来平铺，不需要另作支撑角度，二是将倾角设置为十七度，并且运用支架材料来作为支撑结构[4]。

（三）支架设计

相关部件使用的是热镀锌和铝合金材料，然后依据国家对支架设计的规范和要求来进行设计。对于支架负载的计算，可以根据风、雪、温度标准，井数值分别设定为零点六、零点或者零点六以及零点二。在没有地震作用的情况下，可以将更系数设置为一点零。此外要注意的是对支架要做好防腐蚀处理。

（四）逆变器

主要是在并网中运用到的逆变器，在进行设备的选用过程中，可以根据这几个方面的内容来进行：一是对电网的运行状况和电池的输出情况进行动态监测，并且根据周围环境的变化做出对应的调节和控制指令，加大对故障的监测力度，完善监测系统。二是根据电池的输出曲线和环境对其影响，要使用最大功率跟踪技术，来保证系统的稳定运行，从而提高能源的利用率。三是逆变器的输出功率问题，在其满载的情况下，输出的效率必须保持在百分之九十五以上，而且在接入的功率为额定数值时，要保证电能的转化率在规定的范围内。四是波形，为了实现直流变电后能够对并网进行供电，就要保证其输出的电压波形和数值，以及相位的变化和公用电网相同，从而保证电网供应的稳定[5]。

（五）防雷光伏汇集箱

在该设备的装置过程中，要尽可能地减少和逆变器之间的连接线，有利于设备的安装和维护。设备的特点主要有采用的是直流电的保险丝，且在正负极都有熔丝，配备专用的高压防雷设备，在组合串联的电压和电流发生异常时，系统会自动报警，同时有防火和防雷失效报警装置。

（六）防雷装置设计

除却避雷针以外，在进行防雷装置设计时，可以将相关的伏光组件和支架、有关高低压电气设备的外壳，以及防雷接地模块、屋顶处的避雷接地网进行有效的连接，为了防止电压和电流的变化对装置的影响，可以采用自动化监测和控制系统，并且结合接地保护和电阻设置，来加强对装置的保护。避雷针得接地系统要和其他的分开进行单独设置，但是在地下的接地距离不得低于三米，电阻数值不得高于十[6]。

五、结束语

综上所述，在分布式复发电系统建设中，要根据当地的供配电网系统的实际运行状况和线路分布，以及设备的配置情况，并且结合发电系统的运行特点，来进行设计，然后依据系统中相关设备的使用和运行条件要求，来接入电网，同时要加强对输出电能质量的在线监测，减少对用户的影响。