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1、1 中国电力科学研究院何国庆 分布式光伏发电并网关键技术 案例分析及标准介绍 2020 4 6 1 2020 4 6 2 3 2012年国网公司发布 关于做好分布式光伏发电并网服务工作的意见 分布式光伏并网数量增长了43倍 并网容量增长了7倍 累计为分布式光伏投入并网配套资金近2亿元 引言 2020 4 6 3 2014年底各地区分布式光伏发电装机容量 2014年底分布式光伏发电区域分布情况 华东 华中地区装机容量分别为145 0和65 2万千瓦 占比分别为58 1 和26 1 江苏 浙江 河南 湖南和江西位列前五 合计占比66 8 引言 2020 4 6 4 引言 接入电压等级10 6kV
2、342个项目 总容量167 5万千瓦 67 1 380V 1389个项目 容量78 6万千瓦 31 5 220V 4485个项目 容量3 6万千瓦 1 4 运营模式多采用自发自用 余电上网 居民用户光伏发电发展迅速 已有5127个项目实现并网发电 累计受理居民用户光伏发电并网申请6209项 共计21 2万千瓦 单个并网点容量多在50 1000kW之间 最大达到10MW 分布式光伏发电发展情况 2020 4 6 5 6 连续一周 规律性和间歇性 光伏发电一天的实测曲线 波动性 光伏发电的出力特性是由太阳能资源的特性和发电设备的特性决定的 规律性间歇性波动性 逆变器谐波及抗过流能力差光伏组件无惯性
3、 太阳能资源的特性 发电设备的特性 引言 2020 4 6 6 2020 4 6 7 中国电科院提出了基于长时间序列仿真的分布式光伏优化规划方法 可采用全年8760h太阳能资源和负荷数据 综合考虑网损 电压合格率和年发电量等因素 开展分布式光伏的优化规划和选址定容 8 现状 基于典型日光伏出力和负荷数据进行分布式光伏的定容与选址不足 未考虑分布式光伏出力及负荷的不确定性和随机性 存在较大误差 解决方案 优化规划 2020 4 6 8 目标函数 1 网络年电能损耗最小 2 分布式光伏年发电量最大 等式约束条件 不等式约束条件 Wk为每个接入点的年发电量 优化规划 2020 4 6 9 10 以大
4、负荷典型日为输入量 以电能损耗最小为目标函数 对某11节点35kV配网进行仿真 基于全年数据得出的分布式光伏选址和定容 其年电能损耗明显小于基于典型日得出的结果 以小负荷典型日为输入量 优化规划 以全年数据为输入量 2020 4 6 11 以年发电量最大为目标函数 以大负荷典型日为输入量 以年发电量最大为优化目标时 基于全年数据得出的结论也明显更优 采用小负荷典型日 出现装机容量损失采用大负荷典型日 以全年实际数据校核 8和11节点电压出现严重电压越限 优化规划 以小负荷典型日为输入量 以全年数据为输入量 相比于优化目标为网损最小 年发电量增加了16836MWh 网损增大了433MWh 净增发
5、电量16403MWh 2020 4 6 12 分布式光伏地理分散 数量多 总量大 逐级汇集 穿透率高 输出功率具有随机波动性 针对分布式光伏的特点 建立以汇集点为管理对象的网格化管理技术 实现分布式光伏的有效管理 功率预测 2020 4 6 基于地理信息系统 GIS 电网拓扑结构以及网格化数值天气预报 建立分布式光伏网格化预测与监测平台 功率预测 2020 4 6 13 通过实用化 低成本和安全的传输 太阳能资源监测点优化布局 分布式光伏发电理论出力计算通用模型 建立分布式光伏运行监测模型 功率预测 2020 4 6 14 德国分布式光伏近140万个 对调度运行带来影响 因此要求2014年8月
6、1日之后 所有30kW以上的分布式光伏发电信息必须接入调度 为支撑高渗透率分布式光伏的并网运行 必须规范分布式光伏并网管理模式分布式光伏点多面广 如果全部以专网形式接入 通讯投资巨大 且现有的调度自动化系统不支持这么巨大的数量接入 国家电网公司关于促进分布式电源并网管理工作的意见 10千伏接入用户侧的分布式光伏发电 风电 海洋能发电项目 380伏接入的分布式电源项目 可采用无线公网通信方式 但应采取信息安全防护措施 调度技术 分布式光伏对调度的影响 2020 4 6 15 功率预测 分布式光伏网格化预测与监测平台的拓扑结构 2020 4 6 16 监控技术 分布式光伏集中监视系统功能 2020
7、 4 6 17 18 2020 4 6 19 光伏发电穿透率问题 2020 4 6 20 光伏发电穿透率问题 按照各功能区域的地块容积率 建筑面积 楼顶面积不同 测算典型功能区域内光伏最大安装容量 根据不同类型建筑负荷的典型负荷指标 计算各类功能区域的最大负荷 得出典型区域光伏发电穿透率指标 2020 4 6 21 光伏接入引起电压越限 1 1pu 电压波动频繁 分布式光伏输出功率的随机性易造成电压波动和闪变 宁夏自治区拟在红寺堡镇3800户农村居民屋顶各安装4kW光伏 并通过220V分散接入 对用户及配电网电压质量带来大幅影响 电压越限问题 2020 4 6 21 22 22 影响因素 分布
8、式电源容量接入点距离导线截面功率因数 电压越限问题 2020 4 6 23 在变压器10kV母线侧进行集中补偿 效果不明显在变压器400V侧进行集中补偿 效果不明显在400V 220V线路末端补偿电抗器 大幅增加线损限制光伏出力 影响经济性改变接入系统方案 汇集升压后经10kV并网 影响经济性建立中央主控系统控制各逆变器无功出力 控制策略复杂每户逆变器进行自适应无功电压调节 可行的方案针对高密度分布式光伏接入对电网电压质量影响的情况 中国电科院正在开展光伏发电无功电压自适应控制技术研究 电压越限问题 2020 4 6 24 分布式光伏集群中大量逆变器的引入 使得配电网成为含有多个固有谐振点的复
9、杂高阶网络 光伏出力具有谐波频谱宽 幅值波动大等特征 容易激发引起谐振 20MW分布式光伏项目中4台逆变器并联谐振实测曲线 并联谐振问题 2020 4 6 并联谐振问题 2020 4 6 25 2020 4 6 26 标准介绍 2020 4 6 27 接入方式 可以专线或T接方式接入系统高低两级电压均具备接入条件时 可优先采用低电压等级接入运行控制 可不具备低电压穿越能力 380V接入的分布式光伏可不具备有功功率控制能力继电保护 送出线路的继电保护不要求双重配置 可不配置光纤纵差保护通信与信息 可采用无线公网通信方式 但应采取信息安全防护措施380伏接入的分布式光伏只需上传发电量信息 28 对
10、通过380V接入 或10kV接入用户侧的分布式光伏 在接入方式 运行控制 继电保护 通信与信息方面大幅简化了其并网技术要求 标准介绍 2020 4 6 28 29 随着美国分布式电源的快速发展 IEEE1547标准的要求也在逐步提高 随着我国分布式电源的发展 技术标准也必将发生变化 标准介绍 2020 4 6 29 2020 4 6 30 分布式光伏穿透功率的增加给现有电网以及分布式光伏的控制带来一系列挑战 穿透功率越大 挑战越大 在分布式光伏高密度接入的地区 当地电网电压控制与电能质量问题值得关注 基于网格化的预测和监控是解决高穿透率 高密度分布式光伏接入造成的电压控制与电能质量问题的核心与关键 结语 2020 4 6 31 谢谢 2020 4 6 32
