光伏发电站接入配电网的控制保护

发表时间:2021/7/9   来源:《中国电业》2021年3月8期   作者:赵高伟
[导读] 科技发展带动各行各业发展,电力行业也不例外,新能源光伏发电就是一种新型的发电方式。
        赵高伟
        中机国能浙江工程有限公司 浙江 杭州 310051
        摘要:科技发展带动各行各业发展,电力行业也不例外,新能源光伏发电就是一种新型的发电方式。随着太阳能可再生清洁能源逐渐被国家重视,太阳能光伏发电项目如雨后春笋般涌现。但新能源光伏发电站在建设过程中仍存在一些问题,需要相关人员充分考虑周边环境因素,采取科学的管理措施,保障项目建设有序正常推进。文章就新能源光伏发电站项目建设的重要性、现状以及建设过程中注意事项和项目建设管理措施展开了论述与探究,以供参考。
        关键词:光伏发电站;配电网;控制
        0 引言
        作为工业和人口大国,我国对能源的需求只增不减。为保障工业正常运转,满足人民生活需求,新能源光伏发电应运而生。新能源光伏发电不仅补充完善了电力行业建设,还缓解了能源供应紧张,避免了对生态环境的污染和破坏,极大促进了新能源的开发和利用。
        1 光伏发电站接入配电网的控制保护
        1.1 配电网结构及传统线路保护配置
        中低压配电网基本采用“手拉手”环网结构,正常运行时,馈线属于单端供电。仅在配电网倒负荷或者一端电源检修的情况下,低压配电网短时合环运行。一般情况下,配电网单电源馈线供电,电源测开关配置不带方向的三段式电流保护,即电流速断保护、限时电流速断保护和过电流保护,负荷侧不配置保护。电流速断保护是按照躲开本线路末端发生短路故障时的最大三相短路电流来进行整定,能够快速切除故障,但不能保护线路全长。限时电流速断保护是按照与相邻线路电流速断保护配合整定,能够保护线路全长。过电流保护是按照躲开本线路最大负荷电流并与相邻线路的过电流保护配合的原则整定,可以作为相邻线路的远后备保护,保护相邻线路的全线。对于不用与相邻线路进行配合的终端线路,一般采用电流速断保护和过电流保护组成的二段式电流保护,电流速断保护按照线路末端短路有足够的灵敏度原则来整定保护线路全长。对于非全电缆线路而言,应配置三相一次重合闸,确保线路在发生瞬时性故障时,能够快速恢复供电。
        1.2 继电保护的配合
        发电并网系统继电保护需考虑与原有用户配电网继电保护间的配合,需遵循以下基本原则:同一电流环节首、末端开关的保护之间,通过电量整定值实现配合;不同电流环节即总回路与分回路开关的保护之间,通过时间整定值实现配合;同一电流环节、同一母线(节点)两侧开关的保护,通过带特定功率方向或不同保护类型实现配合。通过动作时间配合,保证保护动作的选择性,即分支回路故障不引起总回路停电、发电系统故障不引起用户停电。并网点的保护均带功率上下行方向启动,所有发电侧的保护均带功率上行方向启动,从而保证短路故障下不同功率方向的继电保护动作的正确性。
        1.3 利用半导体材料
        分布式光伏发电站主要是利用太阳能来进行发电,在建设方面具有广泛性,安全性和可靠性,它主要通过半导体材料来进行发光接触,对太阳能的能量进行电能方面的转化,这种发电原理主要是通过生伏特效应,来进行半导体光伏接触直接转化为电能,但是转化之后与常规的火力发电和水力发电相比,光伏发电方式也有显著的不足。首先,虽然光伏发电可以在更广泛的范围内对太阳能资源进行有效的利用,没有地域的限制,但是时间的制约对于光伏发电站的稳定性具有显著影响,在夜间太阳降落之后,全世界各地区都有一半的地区无法利用太阳能来进行发电,相对于火力发电和水力发电相比,这种时间上的阶段性显著影响太阳能利用的稳定性。

其次,虽然太阳能是一种取之不尽、用之不竭的可再生资源,但是在实际运用的过程中,受到天气的影响非常显著,如果在雨雪天气、多云天气,太阳能的发电功效就会受到显著的影响,同时太阳能的发电还会受到环境的影响,如果环境当中的可污染物质过多,造成空气的能见度下降,也会影响太阳能发电的实际效果。最后,在未来技术发展的过程当中,电力系统可以采用更加柔性化的接入方式分析电源特征,通过发电机的不同接入,对于常规的配电网气垫网络进行有效保护,减少影响,提高运行的安全性与稳定性。
        2 光伏发电站建设策略
        2.1 持续优化项目设计
        光伏发电站项目通常对项目场地及周边的环境有特殊要求。大多数项目投资主体会优先考虑建造成本,加上受制于项目场地的需求,一般会将项目建设在较为偏僻的地区。而偏僻地区一般缺乏管理,地势地貌条件相对较差且多为未利用地、荒地等,因此极容易受场地条件限制造成质量问题。随着光伏发电站建设的不断发展,其越来越集成化,无论是支架系架,还是电气系统。而适用于纯地面场景的集成化光伏发电系统,在偏僻地区不但不能够较好地适用,甚至因地形地貌的较大差异,安全风险剧增,一旦发生不可抗力事件,后果不堪设想。因此,对于各类地形地貌,必须从支架系统到各个系统进行持续且有针对性的优化,以确保发电系统的安全可靠,保证项目能够长期安全有效运行。
        2.2 引进技术控制质量风险
        光伏发电项目需要高水平的技术支持,项目难度较大,任务繁重。我国当前光伏发电技术发展还停留在初级阶段,应大力引进前沿的先进技术,为项目的设备优化和整体建设提供强有力的技术保障。如使用全自动监测系统,减少人力监测造成的疏漏和误差,提升监测的精确程度;配备非晶体合金的变压器,减少设备损耗,延长使用周期;采用直流拉弧状智能检测汇流箱,增强检测设备的运转效率;使用330W的多晶硅光伏组件,其转换的效率高达17%,逆变器效率最高时可达到99%,大大节省了设备不必要的能量损耗,将更多太阳能直接转化为电能。先进技术从引进到落地需要一个较长的磨合期,以确保技术能够在光伏发电项目中正常发挥作用。所以在引进前要进行全面详细的调查论证,与传统技术作比较并分析长处和不足,确保技术的科学性、先进性和适用性。严格把控技术数据的使用和管理,及时收集数据做采样分析,合理利用技术,不能滥用、错用技术,降低技术本身具有的风险性。
        2.3 加强项目建设各阶段的成果检验
        项目建设最终成果交付是项目建设成败的唯一标志,通过项目实施管理规划研究和项目实施过程的工序把控,可形成项目建设的实体成果。为满足项目业主方的交付要求,建设方还需要对项目建设实体成果进行分阶段、分步骤等综合性检验,如外观、内在质量和运行性能等。通过各个阶段的成果检验,对照实体偏差及时采取纠偏措施,避免后续工序累加增加整改的风险,包括存留后遗症等。其中,最关键的是项目建设内在质量,一旦形成实体便难以校正。因此,项目实施过程中的工序施工、实施进度、安全措施、材料消耗等全面、真实、准确的原始记录尤为重要,其不但可以提供项目管理各方查询和分析项目建设的各个环节,动态调整项目建设管理措施,还能为其他各方检验和验证项目交付成果提供支撑。
        3 结语
        光伏发电站并网后对继电保护的影响与光伏发电站的并网容量、并网点位置有关。为了消除这些影响,与并网光伏电站相关的系统保护需做出相应调整。例如,当光伏电站并网容量比较大足以影响并网线路保护装置时,需调整并网线路保护定值或加装方向判断来保证保护装置的正确动作;并网线路系统侧重合闸需采用检无压重合闸方式;光伏发电站并网系统变电站中低压侧母线时,系统站的中低压分段备自投装置动作时应联切光伏并网线路等。
        参考文献:
        [1] 张国俊. 新能源光伏发电站项目建设管理的几点浅见[J]. 中国高新区,2018(7):142.
[2] 金微. 三峡新能源公司彰武王家光伏发电站项目的人力资源规划[D].沈阳:东北大学,2015.
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