文档介绍：谈谈光伏电站并网的若干问题
摘要: 从光伏电站的发展、现状和前景谈起,介绍了光伏电池的特性,讨论了中小型光伏电站接入电网的方式,并着重阐述了光伏电站从逆变器出口至电网连接点之间的一、二次设备的配置。
关键词:光伏电站;并网断路器;环网柜;光伏效应;保护装置
太阳能光伏发电具有模块化、使用寿命长(长达二十五年之久)、无噪音、无污染等优点,是随处可取、取之不尽、用之不竭的能源,已被世界公认为最有发展前景的新能源,2005年欧盟曾有报告预测,到2050年全球能源供给分配比例中太阳能竟占40%。
我国目前由于光伏电池组件制造成本还很高(每千瓦三万元左右,是常规能源火电的三倍),因此光伏电站容量还不大,一般几百千瓦至一、二千千瓦。据了解浙江省09年预安排的三十多项光伏发电项目最小的是300千瓦,最大的是2022千瓦。1000~2000千瓦共十五项。随着国家新能源政策贯彻和落实,半导体技术的继续飞速发展,光伏发电在我国可再生能源领域里必将扮演越来越重要的角色。
太阳能光伏发电的特点之一是随处可取,不受地域限制,即能源是分散布置的(分布式电源的一种)。光伏发电刚诞生时,主要用于无电或缺电的边远地区的照明、孤岛的灯塔或远离城市的山顶无线电中继站等特殊需要,负荷性质单一,容量小。光伏发电作为孤立的独立电源是可行的,但光伏电站最大的缺点是发电能力受光照气候等条件的制约,稳定性较差,不能人为加以控制,当光伏电站容量增加,供电范围扩大,光伏电站单独运行就难以满足负荷变化的需求,光伏电站必须得到当前以常规能源为主的大电网的支持,换言之,必须接入公用电网与公用电网并联运行。
光伏电站接入公用电网的方式、电压等级,决定于光伏电站的容量、地理位置和邻近的电网结构等因素,对此,浙江省电力公司2009年10月颁布的《光伏电站接入电网技术应用细则》(试行)明确作出了规定,摘抄如下:
分类
光伏电站容量(kWP)
并网电压等级及接入电网方式
大型
光伏电站容量>20000kWP
110kV以上专线接入公用电网变电所
中
型
A类
6000kWP≤光伏电站容量<20000kWP
35kV以上专线接入公用电网变电所
B类
1000kWP≤光伏电站容量<6000kWP
宜10kV专线接入公用网变电所或开闭所
C类
200kWP≤光伏电站容量<1000kWP
宜T接入公用网10kV线路
小型
50kWP≤光伏电站容量<200kWP
Wp——在标准测试条件下,光伏电站最大可能的输出功率,称之谓峰瓦(Wp)
据了解当前光伏电站都是电力用户在政府扶植下,用户利用自身建筑物的屋顶或墙面设计建造的,所以光伏电站和电网的连接点所在地往往就是用户的配电中心(即配电间)。200 kWp以下的小型光伏电站总是接入用户专用变压器的低压母线,光伏电站发出的功率在满足用户的需要后,将剩余功率通过变压器升压向电网输送,当光伏电站少发或不发电时,用户向电网吸取功率,所以功率输送是可逆的,变压器有时升压,有时降压,要注意和计算变压器容量及电压比。总的来讲这种接入电网方式比较简单易行,本文不做详细讨论。
中型B类C类的并网方式大致可以归纳为下面三种接线类别,如图一(A)(B)(C)所示(“PV”为光伏电站,图中只有唯一的并网断路器用常规断路器的符号表示其余均从简表示,仅表示该处有断开点)
图一(A)是将光伏电站单独用专用线接入35~110kV变电所母线,用户配电间变压器接公用线,两者截然分开,光伏电站可以单独受电网调度控制,这种接入方式最考究,投资显然最大,专用线方案要占用城市管线资源和上一级变电所的出线间隔。
图一(B)(C)是将光伏电站和用户配电间合建,用专用线或公用线接入电网,光伏电站发电升压至10kV后,立即降压供电给用户,如有剩余则馈入电网,否则用户就吸收电网功率,功率输送也是可逆的,升压变压器和降压变压器容量分别根据需要选用,这种接入方式易于统一设计、统一建设、统一运行管理,投资、能耗、管理费用应该是最经济的,特别是图一(C)。基于当前光伏电站容量远小于地区变电所容量以及城市变电所选址困难、管线资源极为紧张等因素考虑,笔者认为应优先采用图一(C)的接入方式。
并网的无蓄电池的光伏电站由光伏电池、逆变器、变配电装置三大不同技术领域的设备组成,前两者属较新领域,文献较多,而对于第三部分,关心并加以论述的就比较少。其实光伏电站因为有其特殊性,对包括一、二次在内的变配电装置的配置作具体的讨论是有一定价值的。
众所周知,短路电流计算和分析是继电保护配置的基础,已经有结论,光伏电站与常规能源的大小发电机不一样,它向故障点输送很小的短路电流,并网保护配置应该充分考虑这一点,否则就可能盲目地作出不正确的决定,引起工程返