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收藏丨整县分布式光伏规模化开发建设的探讨

 赵智刚001 2022-06-01 发布于江苏

一、总体思路

整县分布式光伏规模化建设,应推动源、网、荷、储一体化发展。结合本地区现有光伏立体空间(屋面、地面等)能装尽装,利用偏远农村、新型社区、工业园区、学校医院、农业空间实现光伏多元化发展,鼓励多种形式的“光伏+”产业发展。合理选择并网接入方式,推进光伏发电就近并网、就近消纳,充分利用区域电网合理规划分布式光伏电站,减少改造电网投资,分步推进示范建设发挥示范引领作用。根据用电规模和方式,合理布置集中储电等方式促进就地消纳(少部分直流消纳+大部分交流消纳)、余电上网的发展思路,重点推进农村光伏扶贫、零碳社区、低碳校园、红色基地、工业园区等消纳。

二、基本原则

整县分布式光伏规模化开发建设,需结合实施乡村振兴战略配套出台针对性政策措施,鼓励建设光伏示范村、示范社区等,推进分布式光伏健康有序发展。

统筹规划,有序布局。坚持规划引领,统筹规划分布式光伏发展、能源结构调整及乡村振兴战略。

清洁低碳,绿色发展。坚持绿色发展理念,加大分布式光伏等清洁能源的推广力度,逐步降低煤炭消费比例,稳步提高清洁能源使用占比。

应用为主,产用协调。积极扩大应用领域,推动分布式光伏利用,积极培育新型市场,为上游制造产业提供充足市场空间。

部门联动,政策保障。健全完善项目审批手续,创新服务机制及服务模式,简化项目审批服务流程,推动并保障分布式光伏能源项目快速落地。

三、接入系统方案

3.1 接入电压等级

对于单个并网点,接入的电压等级应按照安全性、灵活性、经济性的原则,根据分布式光伏发电容量、导线载流量、上级变压器及线路可接纳能力、地区配电网情况综合比选后确定。

接入电压等级选择10 kV。单个并网点容量300kW~6 MW 推荐采用10 kV 接入;设备和线路等电网条件允许时,也可采用380 V接入。

接入电压等级选择380 V。单个并网点容量300kW以下推荐采用380 V接入。当采用220 V单相接入时,应根据当地配电管理规定和三相不平衡测算结果确定接入容量。一般情况下单点最大接入容量不应超过8 kW。

3.2 典型设计方案

单户接入方案。户用分布式光伏以单一自然人备案方式为主,就近接入,如为自然人自行建设,消纳方式一般为自发自用、余电上网,如为投资企业建设,消纳方式一般为全额上网。单户接入方案示意图如图1所示。

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图1 单户接入方案示意图

规模化接入方案。整县分布式光伏规模化开发主要特点之一就是租赁自然人屋顶、空闲土地、水面、棚顶等进行建设,采用全额上网模式,主要有以下3种方式。

一是就近全额接入0.4 kV配电网。本方式适用于并网容量小于台区配变容量的分布式光伏并网,如远超出配变容量,不建议采用此模式。

二是并网直流汇集、逆变为交流后,通过升压变就近接入10 kV 线路,且实现光储一体。通过升压变就近接入10 kV线路示意如图2所示。

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图2 通过升压变就近接入10 kV线路示意图

三是并网直流汇集、逆变为交流后,通过一次或二次升压后专线接入公用变电站。建议10 MW及以下采用10 kV 专线并网,10~40MW 采用35 kV 专次升压后专线接入公用变电站。建议10 MW及以下采用10 kV 专线并网,10~40MW 采用35 kV 专线并网,40~100 MW采用110 kV专线并网,100 MW及以上采用220 kV专线并网,且实现光储一体。专线并网方案示意图如图3所示。

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图3 专线并网方案示意图

3.3 主要设备

主接线。380 V:采用单元接线或单母线接线。10 kV:采用线变组接线或单母线接线。分布式光伏内部设备接地形式:10 kV 采用不接地方式,380 V 根据低压系统接地型式确定。

升压站主变压器。升压用主变压器容量宜采用315,400,500,630,800,1 000,1 250 kVA或多台组合,电压等级为10 kV/0.4 kV。若变压器同时为负荷供电,可根据实际情况选择容量。

开关设备。380 V:分布式光伏并网点应安装易操作、有明显开断点、具备开断故障电流能力的开断设备。断路器可选用微型、塑壳式断路器,根据短路电流水平选择设备开断能力,并需留有一定裕度,应具备电源端与负荷端反接能力。10 kV:分布式光伏并网点应安装易操作、可闭锁、具有明显开断点、带接地功能、可开断故障电流的开断设备。

无功配置。380 V:通过380 V电压等级并网的分布式光伏应保证并网点处功率因数在超前0.98至滞后0.98范围内。10 kV:通过10 kV 电压等级并网的分布式光伏功率因数应实现超前0.95至滞后0.95范围内连续可调;分布式光伏配置的无功补偿装置类型、容量及安装位置应结合分布式光伏实际接入情况确定,应优先利用逆变器的无功调节能力,必要时也可安装动态无功补偿装置。

逆变器。光伏发电系统逆变器应严格执行现行国家、行业标准中规定的包括元件容量、电能质量和低压、低频、高频、接地等涉网保护方面要求。

四、储能网络建设

结合源、网、荷的容量和空间,优化储能形式和位置,重点推广分布式(建筑)并网光伏系统和光伏储能一体化系统及区域集中储能系统,发挥对电网电力的削峰填谷作用。

白电夜用。在夜间、凌晨、傍晚等光伏发电功率低的时段,将储能作为机电设备的动力。

储能放电调峰。当光伏发电实际功率下降时,逐步将储能以电力形式释放,实现“削峰填谷”,从而达到分布式光伏电力输出的平稳,保障电网电力稳定。

五、对电网的影响

5.1 电网规划方面

规划边界发生变化。分布式光伏规模化开发,将改变传统电网的集中式输电格局,原有电力平衡、容量选取等电网规划边界产生较大变化。分布式光伏建设地点随机性较强,建设周期短,难以提前预测分布式光伏建设区域、并网规模及并网时序,电网的适应性需进一步增强,需研究现有规划项目建设必要性、时序、规模,实现与分布式光伏发展的有机结合。

负荷预测难度提升。分布式光伏出力具有较强的波动性和随机性,若无有效的总体光伏出力预测和分析手段,将对电网整体负荷预测精度产生不良影响。

设备选型标准被动提高。配电网由传统的单向辐射网络变为双向潮流网络,上送潮流可能会大于原下送潮流,变压器、线路等设备选型标准需相应提高,以满足电网安全稳定运行和光伏出力可靠送出要求。

5.2 电网运行方面

调峰难度加大。分布式光伏出力具有较强的波动性和间歇性,分布式光伏规模化开发和集中接入,将会进一步增加系统调峰难度。

孤岛运行风险提高。分布式光伏规模化开发模式覆盖范围大,无防孤岛装置,受运维能力等因素影响,安全运行风险升高。事故或检修状态下,更易产生非计划性孤岛,威胁线路运维人员的人身安全。

电压质量问题突出。分布式光伏大量接入将形成电网双向潮流,导致台区出现反向的重过载现象,造成配电网中电压越限问题突出。

调度管理难度增大。分布式光伏技术上缺乏统一规范的接入标准,缺少可观、可测和可控手段,给电网负荷预测和运行控制带来较大挑战。

5.3 电网建设方面

电网一次设备容量裕度不足。当台区光伏发电量远超台区消纳能力,上送潮流将大于原下送潮流。有自然村配变配置均不具备整村接入条件。考虑在低压电网内电力平衡后,仍需新增1倍以上配变容量,同时需对供电线路、变电站内主变压器及断路器进行同步改造。

电网保护配置需要优化调整。大规模分布式光伏接入以后,配电网变成了多电源供电结构,其故障电流的大小、持续时间及方向都将发生改变,容易导致过流保护配合失误,以及配电自动化故障判断失效,需对中压线路甚至变电站保护配置方案,以及相应的二次设备进行同步建设改造。(结束)


作者:陈定国、高益(262200)国网山东诸城市供电公司

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