接纳大规模分布式光伏电源的农村配电网建设研究

【摘要】：能源是国家经济得以持续增长的物质基础。太阳能作为一种分布广泛的可再生能源,提高其利用的重要途径是推广应用分布式光伏电源。随着我国光伏产业规模,以及太阳能电池板加工工艺的迅猛发展和不断提高,分布式光伏电源以其灵活可靠等优势,在全国广大地区和各行各业中得到越来越多的应用。目前国家能源局及国网公司已出台相关政策和文件,明确了电价补贴、接入要求、设计规划等方面的具体内容,大力支持光伏电源的发展建设。分布式光伏电源同时还有一些别的特点,比如发电量较小、分布广范、可调节性略差等。大量光伏发电接入运行中的电网,会影响其电压及保护,也会影响电网的规划设计、调控运行。分布式光伏电源是否能够得到推广应用,不仅要考虑光伏电源出力特性,而且还要考虑其与配电网的相互影响,在此基础上,科学地制定分布式电源并网方案,使分布式光伏电源友好的接入电网。当前在10kV及以上电压等级的电网建设和运行维护过程中对大规模接入光伏电源已有了大量研究,并制定了相应的可执行规范和相关技术标准,能保障电网的可靠运行；但在10kV以下电压等级的电网中,尤其是光伏电源接入较多的农村低压电网,鲜有这方面的研究。建设和改造配电网时对如何接纳大规模光伏电源未作充分考虑,同时现行的规划标准、执行文件和设备选型要求也滞后于光伏电源当前的发展形势,没有为大规模接纳分布式光伏电源做好准备,这样势必会影响的配电网的供电质量和可靠性。针对这个现状,本文对光伏发电系统结构和原理、等效电路进行简要的概述,介绍了光伏电源的优点以及存在的问题。进而假设了一个大规模接入光伏电源的农村低压配电网模型,分别给出了用电负荷与光伏电源沿线路的分布函数,从线路电能损耗、电压损耗、系统可靠性方面进行了深入了分析研究,给出了光伏电源对系统影响的表达式,并说明了在何种情况下光伏发电接入后会对农村配电网产生不利的影响。然后在农村配电网初期建设时,从规划负荷分布、光伏电源接入点等方面进行分析,在保证电网安全、电能质量合格的情况下,研究如何建设能接纳大规模分布式光伏电源的农村配电网。给出了一种两段式的可接纳光伏电源建设结构,讨论了此种结构在电网发生故障时如何保证故障被迅速切除的；另外结合本文前面的研究,给出了用电负荷容量与光伏电源接入容量之间的系统,以保证电网电压合格率及电网线损率。最后,提出了可接纳大量光伏发电的农村配电网的建设方案和措施,主要有选择合适的变压器、恰当布置馈线上负荷分布、优化光伏电源的接入位置、合理的保护配置,对大量分布式电源在农村配电网中的下一步工作进行了前景展望。

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