光伏并网发电系统接入电网的设计分析

谢非

[摘要]分布式太阳能光伏发电系统接入电网时对电网有一定的影响，是一个涉及系统保护配置、安全自动装置、调度控制、电能质量、远动及通信系统的综合性工程，直接影响并网时间及光伏发电系统建设的效率和效益，本文结合具体案例探讨光伏发电系统接入电网设计相关内容。

[关键词]分布式；光伏电站；接入设计 文章编号：2095-4085（2018）04-0007-02

1 项目概况

项目建设地点在某工业园区，现有建筑屋顶面积3.5万m2。本项目根据可利用屋顶资源和用电用户电负荷状况，拟建额定容量为3MWp分布式光伏电站。本光伏并网系统采用高压侧并网，全额上网方式。

2 本工程周边电网概况

距离本工程较近的系统变电站是110kV三山变，110kV三山变距项目建设地点直线距离约2.4km。三山变现有2台主变，主变容量为1×50+1×40MVA，远景规模为3×80MVA，电压等级为110/IOkV。110kV为单母线分段接线，远景4回；10kV为单母线分段环形接线，10kV出线现有24回（其中12回备用），远景36回。三山变最大负荷达到36.80MW，年平均负荷为19.05MW。经与当地供电公司相关部门收资，本项目周边公网线路有10kV晋工1825线及10kV西湖1514线，其架空线路截面为240mm2，电缆线路截面为400mm2。

3 电力平衡分析

经计算，三山变投产年后五年负荷预测值分别为36.8MW，37.6MW，38.3MW，39.1 MW，39.9MW，这表明投产年在三山变处于腰荷时段，同时光伏电站满发，三山变能够完全消纳光伏电站所发的电力，不会向系统倒送潮流，随着三山变负荷增长，光伏电站在系统腰荷和满发时所发电力不会向系统倒送电。

4 接入电压选择

本工程本期装机容量为3MWp，远景装机容量为3MWp。结合上述要求、相关规程规范及本工程周边配电网情况，本工程周围没有20kV电压等级，故本工程考虑以10kV电压等级接入系统。5接入方案选择

根据本工程周边接入点概况，110kV三山变距本工程直线距离约2.4公里，有空余的10kV间隔。结合本工程发电规模及周边电网概况，本报告提出以下2个接入方案。

方案1：光伏电站经并网逆变器和交流低压配电柜接入升压变压器就地升压为10kV后，以1回10kV线路T接10kV晋工1S25线晋工机械#1环网柜，T接线路长度约0.7km。

方案2：110kV三山变改造10kV I段备用出线间隔，光伏电站经并网逆变器和交流低压配电柜接入升压变压器就地升压为10kV后，并以1回10kV专线接入三山变10kV#1段母线备用出线间隔，线路长度约3km。经技术经济比较，选用工程量小、工期短、占用系统资源少的方案1作为本光伏电站的接入系统方案。6线路导线截面选择

（1）根据经济电流密度选择导线截面。本工程设计规模3MWp，经济电流密度J取1.65A/mm2，功率因数取0.98。经计算经济导线截面为105mm2，可选择120mm2截面导线。

（2）根据最大工作电流选择导线截面本光伏发电工程高峰容量为3MWp，若不考慮逆变、升压过程中的电能损耗，并网线路最大负荷电流约174A，按最大热稳定输电能力核算，导线截面选择120mm2（最大可输送电流为260A，环境温度40℃，导线最高温度80℃），可满足本工程送出要求。

（3）根据电压损失校验导线截面《电力系统电压和无功电力技术导则（试行）》要求的“110～10kV线路首末端（正常方式）最大允许电压损失值为5%”。功率因数取0.98，新建线路电缆按3×185mm2考虑，电压损失约1.3%符合要求。

7 无功补偿

本光伏电站在其无功输出范围内，应具备根据并网点电压水平调节无功输出，根据《中华人民共和国国家标准光伏发电站接入电力系统技术规定》（GB/T 19964-2012）第6.2.2条相关规定“通过10kV-35kV电压等级并网的光伏发电站功率因数应能在超前0.98～滞后0.98范围内连续可调，建议本工程配置一定的无功补偿装置，其中包括总容量不低于0.86Mvar的容性无功补偿装置和0.51Mvar的感性无功补偿装置。

8 电能质量要求

光伏电站接入电网后，公共连接点的总谐波分量应满足GB/T14549-1993《电能质量公用电网谐波》的规定。10kV接入时引起的公共连接点电压变动最大不得超过3%。负序电压不平衡度允许值一般为1.3%，短时不超过2.6%。

9 保护配置要求

光伏电站内变压器、各类型发电机应配置可靠的保护装置，应并能迅速将其从电网断开，同时需配置低压和过压保护装置。并配置防孤岛保护。

10 通信要求

光伏电站应具备与电网调度机进行数据通信的能力，能够采集电源侧电气设备运行工况，上传至电网调度，应具有接受电网调度控制调节指令的能力。

11 结语

总之，为确保电网和光伏电站的安全运行，电网公共接入点的电力质量应符合国家，区域和电力的有关法律，法规，标准。目前，光伏发电项目处于迅速发展阶段，对于光伏电站并网影响的分析，需在项目实施后跟踪分析，不断完善。

参考文献：

[1]赵萌萌，胡琴洪，杨大勇，等.分布式光伏发电并网方案研究[J].电源技术，2016，（05）.

[2]国家电网科[201011015号，分布式电源接入电网技术规定[S].