近年来, 分布式光伏电源 (DG) 由于其清洁性得到了飞速发展, 加之光伏电池组件价格的大幅下降和政府、电网企业政策上的强力扶持, 大量小于6兆瓦[1]的光伏分布式电源接入配电网系统。配电网中大量光伏分布式电源的接入, 使配电网系统接线、继电保护进一步复杂, 既影响了调度负荷预测的精度, 又增加了配网设备运行、调度单位的运维、调控难度。文中案例对分布式电源输出功率进行准确预测, 合理安排运行方式, 充分利用分布式电源容量, 使含分布式电源 (文中分布式电源) 的配电网停电方式灵活多样, 从而提升了配电网的供电可靠性。
通常, 配电网的光伏电站主要有以下接入方式: (1) 以380 V接入低压线路的超小型光伏电站。 (2) 以10 kV (20 kV) 专线形式接入公用电网的小型光伏电站 (本文主要讨论) 。 (3) 以“T”接10 kV线路接入的小型光伏电站。光伏电站接入方式的差异, 其对配电网保护配置、运行方式的影响也不相同。
其中, 接入的110 kV变电站为单母线双主变接线方式。正常情况10 kV母联运行 (#2主变未投运) , 图中以系统电源代替主变101开关及以上设备。10 kVI、II段出线八条, 总最大负荷电流约为480 A。
正常方式下的保护配置情况。
系统电源侧变压器配置常规的差动保护及高低压侧带复合电压闭锁的后备保护;10 kV出线开关采用带时限的纯电流保护;10 kV光伏电站并网线路采用光纤差动保护;10 kV并网光伏电站内部配置防孤岛保护及低周低压解列保护。
(1) 电源侧检修一次方式安排当电源侧设备, 比如主变、110 kV母线、110 kV线路需停役检修时, 由于10 kV串供线 (图2) 路串供裕量的限制 (图二, 按线路运行规程, 安全电流为380 A) , 必须充分利用光伏电站的出力才能保证10 kV出线持续供电。而要保证串供线路和10 kV张家线不超载, 需要较为准确地预测10 kV光伏线功率。
(2) 并网光伏电站的物理方法功率预测光伏电池主要与辐照强度 (太阳入射角、云量) 、温度等自然因素以及光伏电站的智能化程度、运维水平等管理因素相关, 对短期、超短期功率预测, 决定性因素主要是自然因素中的云量和温度[2]。假设检修计划制定日为D, 电源侧设备停电检修日期为D+7 (若停电间隔时间过长, 气象数据失去准确性, 则不能安排以光伏电源为主检修方式) , 检修当日停电时间初定为二小时。若云量、温度已知, 按照相似原则取典型日发电电流值, 参照经验公式可得检修当日实际出力电流 (如图4) 。
即:I=I*× (Y/Y*) × (1+γ) , 其中I为预测日当日出力电流, I*为参考的典型日出力电流, Y和Y*分别为预测日和参考日云量数值, γ为出力电流与环境温度的系数。
(3) 检修日配电网供电容量校核按照方式安排, 检修计划安排在光伏电站发电电流最大值期间, 即11:00～14:00之间。
对光伏电站接入变电所的10 kV负荷进行预测、分析, 结合唯一可串供线路——10 kV张家线电流裕度分析:安全电流380 A, 线路自身负荷电流为30 A, 电流稳定, 实际最大电流裕度为350 A。结合以上数据可以绘制出10 kV串供线路电流裕度图。
由图4可知, 合理安排检修时间, 充分利用光伏电站出力, 文中配电网系统在电源侧设备短时检修停役的情况下, 具备足够裕量保证配网用户持续供电。
(4) 检修方式下保护、自动化装置的调整和预案安排在10 kV外电源线路、光伏电站联合供电的检修方式下, 除被串供线路外, 其他配网馈供线路仍保持原有运行模式, 故只将其重合闸即可。考虑到运行方式的薄弱, 以及配网线路保护无方向, 将被串供线路重合闸停用、全部保护停用。光伏电站并网线路仍启用光纤差动保护, 电站内部进线开关仍启用防孤岛保护、低周低压解列保护, 低周低压时间定值改为零秒。
(5) 故障应对和预案安排检修方式下可能会有下列故障和异常情况。
(1) 串供线路、10 kV母线设备故障。此时光伏并网线路保护不会动作, 光伏电站依靠低周低压解列保护快速动作, 以防串供线路重合发生非同期。若串供线路重合成功, 则恢复并网。
(2) 10 kV线路故障。若馈电线路故障, 则馈电线路跳闸不重合;若光伏并网线跳闸, 则光纤差动保护动作不重合, 为防止串供线路超载, 按照预先安排对部分线路调度停电。
(3) 串供线路、10 kV母线设备或者10 kV出线单相接地, 此时, 光伏电站低周低压保护动作跳闸, 为防线路超载, 按照预先安排对部分线路调度停电;对线路进行接地查找后及时恢复光伏电站并网。
大量光伏电站的并网运行给电网、特别是配电网的运行、维护带来了巨大挑战。本文结合实例对光伏电站进行发电功率预测, 按照预测裕量合理安排检修时段, 认真编制应对预案, 保证了配电网持续可靠供电, 为含光伏电站的配电网调控运行提供了思路和参考方案。
摘要：根据光伏电源特点及电网接线方式, 本文对含分布式电源 (光伏电站) 的配电网正常检修方式实例进行介绍。研究结果表明, 合理配置配电网设备保护, 准确预测光伏发电功率, 充分利用光伏电源发电容量, 能使含光伏电站的配电网系统检修方式更灵活, 电网供电可靠性进一步加强。
关键词：光伏电站,运行方式,配电网
[1] 江苏省电力公司.江苏电网光伏电站调度运行管理规定 (试行) .
[2] 卢静、翟海青, 刘纯, 等.光伏发电统计方法研究[J].华东电力, 2010, 38 (4) :1.
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