分布式光伏电源接入电网安全管理实践与研究

林鼎浩

（国网卢氏县供电公司，河南 卢氏 472200）

引言

随着分布式电源技术的发展，在国家有关政策的支持下，分布式光伏电源将得到迅猛发展，大量分布式电源并网，使电网由传统辐射式的单端网络变成一个遍布电源和用户互联的多端网络，电力潮流不再单向地从变电站母线流向各负荷，给电网造成威胁。

一、分布式光伏发电特点分析及原理

光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术。它具有常规火力发电系统所不具备的优势：无枯竭危险、安全可靠、无噪声、无污染排放。不受资源分布地域的限制，可利用建筑屋面。同时微电网接入采用了电力电子技术实现的“柔性”接入，其电源特征与常规的发电机发电接入不同，从而对常规的配电网继电保护带来影响。

光伏发电的主要具体原理是半导体的光电效应。光子照射到金属上时，它的能量可以被金属中某个电子全部吸收，电子吸收的能量足够大，能克服金属内部引力做功，离开金属表面逃逸出来，成为光电子。硅原子有4 个外层电子，如果在纯硅中掺入有5 个外层电子的原子如磷原子，就成为N 型半导体；若在纯硅中掺入有3 个外层电子的原子如硼原子，形成P 型半导体。当P 型和N 型结合在一起时，接触面就会形成电势差，成为太阳能电池。当太阳光照射到P－N 结后，空穴由P 极区往N 极区移动，电子由N 极区向P 极区移动，形成电流。

二、分布式光伏电源并网影响分析

（一）对检修人身安全方面的影响

分布式光伏电源的接入使得配电网由传统辐射式的单端网络变成了一个遍布电源和用户互联的多端网络，电力潮流也不再单向地从变电站母线流向各负荷，给配电网检修带来安全隐患，主要是在计划停电检修的区域内有可能会存在“孤岛”运行的分布式光伏电源，造成反送电，从而威胁检修人员人身安全。

（二）低压并网点设备不具备“明显断开点”

10kV 并网点设置在10kV 开关柜内，能满足现行《电力安全工作规程》关于“明显断开点”“验电”“接地”“挂牌”等安全措施要求。但是，220V/380V 并网点基本釆用2～3 级空气开关，均不具备“明显断开点”的功能，虽然可以“验电”但在用户侧基本不具备“接地”能力，只有向公网延伸至低压环网柜处才能安装“接地”，造成传统要求的在检修工作地点处装设接地难以落实。

（三）短路电流水平影响

理论计算表明，在机端短路时，逆变器类并网的分布式电源提供短路电流仅为其额定电流的1.1-1.5 倍，旋转电机类并网的分布式电源提供短路电流可达其额定电流6～10 倍。因此，对采用低压分散方式并网的分布式电源，由于机组容量较小且多数为光伏发电，机组短路电流较小，对低压配电网短路电流水平的影响较小；但容量较大的燃气轮机、柴油机等旋转电机类型的分布式电源接入配电网，将会显著增加配电网的短路电流水平。随着城市配电网的快速发展，配电网短路电流水平呈逐年上升趋势，特别是一些负荷密集东部城市，现有10kV 断路器遮断容量为20kA，预计未来两三年部分地区10kV 母线短路电流水平将会接近规划上线，一旦大容量旋转电机类型分布式电源并网，将使短路电流水平超过系统断路器遮断容量。

三、分布式电源并网安全管理具体实践

（一）严格执行安全措施要求

目前，分布式电源在并网前，均要求进行有关一次接线方式的审核和验收（包括隔离开关两侧可进行接地保护措施的实施），保证其设备和发电能力手续齐全、质量合格，不危及电网安全。电网营销部门负责分布式电源接入台帐管理，调度机构负责签订10kV 并网协议。在涉及分布式电源的停送电操作和检修工作中，均要求必须严格执行“两票三制”，确保安全措施落实到位，保证人员在接触电气设备前设备已确无电压（低压设备使用试电笔测试，10kV 设备确认接入电源有明显断开点并验电）。

（二）开发研制反“孤岛”装置

针对分布式电源可能出现的“孤岛”运行状态，开发研制反“孤岛”装置。当公共电网停电，若配电网形成非计划“孤岛”（母线仍然有电）运行，则将一组与所接系统相配合的接地电阻合于母线，形成扰动（电压跌落），使光伏电源自动断开（逆变器动作），达到配电网完全停电的目的。

（三）完善入网规划和运营监管

根据保证电网和电站安全稳定运行的各方面要求，针对分布式光伏电源并网，尤其居民用户光伏项目并网，开展技术规定和规范标准的深入研究。对于不同区域、不同电压等级、不同装机容量的光伏电源并网项目，开发新型运行监控信息系统。依托电科院强化分布式光伏电源并网前的安全性评价和技术监督，加强并网调试检测和电能质量评估，对于分布式光伏电源并网引起电压、电流波形畸变的项目，要求配备相应治理谐波装置，在光伏电站并网后开展电能质量实时在线监测。

3.4 完善相关安全规程规范

依据分布式光伏电源并网运行特点，增加相关配电网检修工作注意事项、优化作业流程，及时修订、健全配电运维现场规程。总结分布式光伏电源运行安全经验，研究保证安全的技术措施，完善相关配电网电力安全工作规程。

结语

本文分析了分布式光伏电源接入电网后对配电网运维检修、运行控制和供用电安全管理等的影响，今后大量分布式光伏电源并网，保证电网运行检修安全起到积极作用。