(国网浙江兰溪市供电有限公司 浙江兰溪 321100)
摘要:近年来,随着国家建设新农村和光伏精准扶贫政策的深入推进,光伏发电产业在农村地区得到了迅速发展。由于农村地区范围广阔,农村配电网一般呈简单的辐射链式结构,用电负荷较为分散,配电距离较长,供电质量相对不稳定。利用光伏发电性能特点,将分布式光伏发电因地制宜地应用到农村地区,由于农村光伏发电并网调控相对较难,因此有必要对农村分布式光伏发电并网关键技术进行研究,开发适应农村地区配电网特点的并网逆变控制装置,提高光伏就地消纳水平,解决农村电网电压不稳、三相不平衡等问题的影响,促进光伏产业的高质量发展。
关键词:农村分布式光伏发电并网;关键技术;分析
引言
随着科学技术的进步,分布式光伏发电越来越受到人们的关注,是非常有发展前景的一种能源综合利用方式,实现了“自发自用、余电上网”。但是,如果光伏电源大规模的接入电网,一定会对电网的正常运行产生较大的影响。例如,光伏发电用户发出的数据采集、上网电能计量以及电能并网都是目前急需解决的问题。
1分布式光伏发电站
分布式光伏发电站主要是对太阳能资源进行充分利用,从而达到节约环保的目的。其发电的主要原理是采取光伏组件,从而将太阳能转换为电能,这是一种新型的发电模式,并且在进行分布式光伏发电站设计的时候采取就近使用的原则,光伏发电站分布式的部署相对于同等规模发电站而言其发电能力得到明显的提升,同时电力在输送过程中由于升压操作造成电能耗损的问题也得到缓解。分布式光伏发电站的特点为:(1)环保效益高。其无论是在运行中还是发电中都不会有噪声污染的情况出现,同时对周围的环境以及水体也不会造成污染。(2)输出功率小。单独的一个分布式光伏发电项目其通量将被控制在千瓦之内,与集中式发电站相比,其发电站的大小对发电效率并不会有过多的影响,对经济方面产生的影响与较小,但是其投资效益与大型发电站相当。(3)发电用电并存。就我国目前地面发电站而言,其都是采用升压的方式接入输电网,并只对发电站的运行起作用。但是分布式光伏发电站发电与用电二者并存,并遵循最大化消耗的原则。
2光伏发电电能采集
电力用户的电能量信息的采集主要是通过信息系统得以实现,该系统主要的任务有电能量信息自动采集、用户双向互动、需求管理、线损统计分析和计量在线监测。
2.1 数据采集
光伏发电用户的档案都是建立在营销系统中,之后整个流程由营销系统发起,对采集系统连接之后对调式流程进行采集和触发,根据采集到的数据对任务进行分配,为后续的工作奠定坚实的基础。
2.2 采集数据项
分布式电源管理功能模块可以对正反向电能量进行过采集,也可以对功率因素、电压以及有功功率及时进行收集,对分布式电源的实际运行状态进行实时监控检测。此外,该模块还能分析各项电能指标,包括发电总量、日均量,进而建立更加完善的数据模式,使分布式电源的管理水平得到提升。
3村分布式光伏发电并网的关键技术
3.1长距离配电网的电压协调控制
为了解决长距离配电网光伏发电并网接入带来的系统不稳定等问题,提高分布式光伏发电消纳能力,分析分布式光伏发电长距离配电网调压设备优化配置和电压分层分区协调控制等技术。(1)分布式光伏发电长距离配电网运行特性及调压设备优化配置。
利用分布式光伏发电长距离配电网调压设备优化配置模型和方法,根据长距离配电网内的调压设备类型、分布式光伏电源的接入位置和接入容量,开展馈线调压器的优化配置模型研究,分析其配置容量和接入位置。(2)分布式光伏发电长距离配电网电压协调控制。基于多代理系统和分布式通信,建立分布式光伏变流器接入点电压控制和其相邻节点电压、相邻线路潮流等之间的联系,实现区域电压自治调整的目标;通过量化指标体系和安全运行约束制定全局优化策略,实现动态调整调控策略,对变电站级有载调压器、电容器组等离散电压控制设备以及分布式光伏变流器有功功率和无功功率输出进行协同优化调度。(3)分布式光伏发电的配电网电压分层分区协调控制。在长距离配电网分层分布式协调控制技术研究的基础上,开发分布式光伏发电参与配电网电压协调控制的控制系统,并搭建相应的动态模拟实验系统,能够对所研究的电压协调控制策略进行有效验证。
3.2电气计算
在进行电气计算的时候其主要包括最大工作电流、短路电流以及并列点与人工解列点这几方面。(1)户用分布式光伏发电模式:此模式适合建设到群众住宅的屋顶或是庭院之中。在具体的开展工作的时候,要着重分析农户住宅的屋顶面積,每户的设备装机容量在3kW左右,因此规定房屋顶端的面积要超过24m2。在连接的时候主要采用的是分布式的单点连接法。如果将电站建设到屋顶的话,必须认真分析屋顶的构造以及面积等,确定安装形式,提出建筑体能够担负的建设类型,明确容量。(2)短路电流。在分布式光伏发电站中,对于含有光伏发电站的系统而言,若是其出现短路情况的时候,一般都是由两方面导致污染而成的。一方面是交流系统的原因,一方面是光伏发电系统的原因。其主要是与光伏发电发出的电力和逆变器的参数有关。根据光伏发电原理可知,在光伏发电元件进行发电时其需要经过日照从而产生直流电,继而通过逆变器对其进行逆变使得变成400V的交流电输出,所以在使用光伏发电系统的时候,发出的电力值与日照及周围环境等都有直接的关系。而在使用光伏发电的时候,日照骤变的可能性还是较小的,而在其出现短路的时候仅仅只是瞬间。这时会认为光伏发电站发出的直流功率是恒定的,而其经过逆变器逆变之后产生的交流功率也是恒定的。在光伏发电站发生短路的时候,会出现母线电压急剧下降的情况,而在功率为恒定功率的情况下,逆变器的输出电流将会出现大幅度的增长,直达逆变器出现保护动作后,才能对其进行关闭。(3)并列点及人工解列点:对于分布式光伏发电站而言,其并列点往往都是设置在电站并网线路10kV侧面的断路器上,而人工解列点则是设置在其并网变电站10kV线路的断路器一侧。
3.3电源容量的影响
为了使光伏电源容量只影响到线损,首先就必须要确保网络结构的状态保持稳定。这样就能在分析线损影响时,不需要考虑网络架构带来的影响。在分布式光伏电源接入情况下,光伏发电电源量达到最高值的时候,需要将其并入电网,采集实验数据,最后得出的结论为如下两点。第一,在接入电网时会产生并网容量,这对电网的线损有一定程度的减少。但是,当该容量值超过临界线时,就会起到相反的效果。最终结论就是当分布式光伏电源容量超出电网承载负荷时,线损会大大增加。第二,如果线损率不变,则分布式光伏电源的容量值达到了最佳值。但是,该时期的电源容量会受到外界因素的影响,尤其是电网承载负荷以及网架结构。即距离越远,电源最佳容量值越大。通过实验结果可以看出,光伏电源的容量值最佳状态为电网负荷值的31%左右。
结语
当今社会经济高速发展,此时广大农村区域取得了显著的成就,电力需求不断增加,这就在无形之中导致电网的运行出现了各种矛盾,比如电压品质下降。因此,对于电力工作者来讲,当前的工作重点就是通过多种措施切实提升电压品质,为广大农户打造良好的用电环境。而分布式光伏发电站的存在能够很好的应对上述电压品质下降的问题。
参考文献:
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