11月14日，山東電網(wǎng)分布式光伏發(fā)電量為6915.2萬千瓦時(shí)，單日發(fā)電量同比增長(zhǎng)5194萬千瓦時(shí)，增幅248.9％。今年1月至10月，山東電網(wǎng)新增分布式光伏客戶超過16萬戶，日均并網(wǎng)600戶。
截至10月底，山東全省分布式光伏用戶達(dá)到66.8萬戶，較2020年年底增長(zhǎng)33.6%；各類光伏并網(wǎng)總裝機(jī)容量2896萬千瓦，居全國第一。
隨著分布式光伏的快速增長(zhǎng)，目前山東配電網(wǎng)已有40%以上的公用變壓器接有分布式光伏。傳統(tǒng)的無源配電網(wǎng)開始變?yōu)橛性磁潆娋W(wǎng)，分布式光伏在為廣大居民帶來收益的同時(shí)，也給電網(wǎng)安全運(yùn)行帶來了考驗(yàn)。
近年來，國網(wǎng)山東省電力公司正以臺(tái)區(qū)融合終端和供電服務(wù)指揮系統(tǒng)為支撐，規(guī)模化推進(jìn)對(duì)全省分布式光伏電站的可觀、可測(cè)、可控，從而確保人身安全、設(shè)備安全和供電質(zhì)量。
海量分布式光伏接入，需保障電網(wǎng)安全運(yùn)行
今年6月，國家電網(wǎng)有限公司配電能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)支持中心在國網(wǎng)山東電力掛牌成立。早在分布式光伏起步發(fā)展時(shí)，國網(wǎng)山東電力就啟動(dòng)了關(guān)于低壓分布式光伏對(duì)配電網(wǎng)影響的研究。
國網(wǎng)山東電力設(shè)備管理部主任李猷民介紹，低壓分布式光伏并網(wǎng)后，配電網(wǎng)潮流就會(huì)由單向向雙向轉(zhuǎn)變。這種變化發(fā)生后，配電網(wǎng)承載能力的分析計(jì)算缺乏統(tǒng)一的方法和標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)劃理念和方法就需要調(diào)整。
大量電力電子裝置注入高頻諧波，光伏超發(fā)電壓越限，集中連片開發(fā)造成反向重過載，對(duì)臺(tái)區(qū)供電質(zhì)量造成較大影響。數(shù)據(jù)顯示，今年1至10月份，山東全省因分布式光伏原因造成的短時(shí)過電壓客戶達(dá)23.14萬戶（已治理21.02萬戶）。同時(shí)，分布式光伏發(fā)電大規(guī)模消納也需要在更大范圍內(nèi)統(tǒng)籌，以實(shí)現(xiàn)供需平衡。
如果越來越多的分布式光伏處于盲調(diào)狀態(tài)，必然影響負(fù)荷預(yù)測(cè)和潮流調(diào)配，使調(diào)度人員無法精準(zhǔn)制訂和實(shí)施消納調(diào)峰措施。這就要求對(duì)規(guī)?；植际焦夥鼘?shí)現(xiàn)可觀、可測(cè)、可控。
“今年2月13日（農(nóng)歷大年初一），山東全省負(fù)荷因春節(jié)假期跌至3247.8萬千瓦（山東冬季日均負(fù)荷約為7500萬千瓦），全省10千伏及以上并網(wǎng)光伏全部停運(yùn)，火電機(jī)組深度調(diào)峰，調(diào)用6臺(tái)機(jī)組滑參數(shù)運(yùn)行，在窮盡調(diào)峰手段的情況下才保障了電力平衡?！鄙綎|電力調(diào)度控制中心主任王勇說。
大量分布式光伏并網(wǎng)后，臺(tái)區(qū)可能存在局部“孤島”運(yùn)行的情形。在運(yùn)維檢修過程中，作業(yè)人員識(shí)別、隔離分布式電源的難度提高。作業(yè)人員不僅將面臨人身安全風(fēng)險(xiǎn)，還需要在檢修過程中逐一斷開并核查逆變器，導(dǎo)致停電檢修時(shí)間增加。
大量分布式光伏接入電網(wǎng)后，造成臺(tái)區(qū)、變電站反向供電。在情況最為典型的蒙陰縣，午間分布式光伏出力超過全縣負(fù)荷的情況在2020年就出現(xiàn)過193天。截至今年10月底，蒙陰縣光伏發(fā)電日均最大功率達(dá)到31萬千瓦，蒙陰縣最大用電負(fù)荷27萬千瓦，長(zhǎng)期處于“整縣倒送”狀態(tài)，影響電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。
探索分布式光伏安全接入電網(wǎng)方案
今年年初，國網(wǎng)設(shè)備部安排國網(wǎng)山東電力牽頭分布式電源并網(wǎng)監(jiān)測(cè)試點(diǎn)工作。該公司設(shè)備管理部明確“定標(biāo)準(zhǔn)、強(qiáng)監(jiān)控、治存量、控增量”工作措施，從探索安全可靠接入方式入手，全面開展并網(wǎng)低壓分布式光伏運(yùn)行管控工作。
在6月10日至11日于濟(jì)南召開的公司供電所配電專業(yè)管理及臺(tái)區(qū)融合終端應(yīng)用工作推進(jìn)會(huì)上，國網(wǎng)山東電力向來自21家省級(jí)電力公司的運(yùn)檢和營銷專業(yè)與會(huì)人員展示了分布式光伏接入電網(wǎng)的典型方案。
“在前期大量試點(diǎn)的基礎(chǔ)上，我們按照‘保消納、保安全、保供電’原則，專門編制了《低壓分布式光伏安全接入指導(dǎo)意見（試行）》，明確了低壓分布式光伏接入電網(wǎng)的方案?！眹W(wǎng)山東電力設(shè)備管理部副主任文艷說。
典型方案共有三種。前兩種屬于常規(guī)方式，即“公用公變接入”和“專用公變接入”，也是目前低壓分布式光伏并網(wǎng)的主要方式。
“公用公變接入”指低壓分布式光伏與其他供電客戶接入同一公用變壓器。部分光伏接入點(diǎn)周邊客戶出現(xiàn)過電壓時(shí)，對(duì)靠近臺(tái)區(qū)末端、容量較大的低壓分布式光伏接入方式進(jìn)行改造，將其并網(wǎng)點(diǎn)前移，采用接入低壓干線（分支箱）或配變低壓母線措施，使低壓分布式光伏有功潮流先向上匯流再進(jìn)行分流，緩解因末端低壓分布式光伏潮流反送導(dǎo)致的周邊客戶過電壓?jiǎn)栴}。
“專用公變接入”則是對(duì)單個(gè)或多個(gè)臺(tái)區(qū)內(nèi)的全部低壓分布式光伏或部分大容量低壓分布式光伏進(jìn)行改造，集中匯流后，通過專門的升壓變壓器接入10千伏配電網(wǎng)。傳統(tǒng)配電供電臺(tái)區(qū)與低壓分布式光伏臺(tái)區(qū)獨(dú)立運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)低壓分布式光伏在中壓配電網(wǎng)的平衡消納，從根本上解決現(xiàn)有含高滲透分布式光伏臺(tái)區(qū)客戶過電壓和配變反送重過載等問題。
路徑與前兩種完全不同，第三種方案“柔直接入”是應(yīng)用低壓柔直技術(shù)，對(duì)兩個(gè)及以上臺(tái)區(qū)進(jìn)行柔性互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)不同臺(tái)區(qū)間的功率轉(zhuǎn)供，主要解決由于負(fù)荷差異造成的臺(tái)區(qū)負(fù)載率不平衡以及分布式能源最大化就地消納問題?；谂_(tái)區(qū)低壓柔直互聯(lián)，供電企業(yè)可在配電臺(tái)區(qū)建設(shè)直流配電線路，實(shí)現(xiàn)低壓分布式光伏、儲(chǔ)能裝置、直流源式直流充電樁“即插即用”接入。
“應(yīng)用目前三種接入方案的同時(shí)，我們還將積極參與公司更多的分布式光伏接入典型設(shè)計(jì)研究，明確光伏并網(wǎng)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、裝置技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、接入驗(yàn)收工作標(biāo)準(zhǔn)，確保增量光伏規(guī)范接入?！鄙綎|電科院配電技術(shù)中心主任李立生說。
保障人身安全、設(shè)備安全、供電質(zhì)量
安全可靠的并網(wǎng)只是第一步，要破解分布式光伏快速發(fā)展給電網(wǎng)帶來的難題，還需要邁過人身安全、設(shè)備安全、供電質(zhì)量這“三道坎”。
“面對(duì)‘三道坎’，我們的臺(tái)區(qū)融合終端和供電服務(wù)指揮系統(tǒng)發(fā)揮了巨大作用?！眹W(wǎng)山東電力設(shè)備管理部配電處處長(zhǎng)孟海磊說，“高覆蓋率的臺(tái)區(qū)融合終端和功能日趨完善的供電服務(wù)指揮系統(tǒng)，外加我們?cè)趪W(wǎng)設(shè)備部指導(dǎo)下與中國電科院共同研發(fā)的光伏并網(wǎng)分界開關(guān)，為應(yīng)對(duì)分布式光伏帶來的挑戰(zhàn)打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。”
今年3月，國網(wǎng)山東電力在淄博全市和臨沂市蒙陰縣、棗莊市嶧城區(qū)開展光伏并網(wǎng)分界開關(guān)集中示范應(yīng)用。
“如果說臺(tái)區(qū)智能融合終端是光伏臺(tái)區(qū)的‘大腦’，那么光伏開關(guān)就是感知單個(gè)客戶狀態(tài)的‘神經(jīng)末梢’。”淄博供電公司運(yùn)檢部主任劉興華說。
分布式光伏運(yùn)行帶來的人身安全隱患是指反送電問題。在分布式光伏發(fā)展早期，光伏逆變器品牌眾多，質(zhì)量參差不齊，有的未配置防孤島保護(hù)裝置、有的未定期檢修，運(yùn)行極不可靠。在作業(yè)人員開展配電臺(tái)區(qū)檢修前，為避免反送電風(fēng)險(xiǎn)就需逐一核實(shí)客戶并網(wǎng)開關(guān)位置，耗時(shí)費(fèi)力。
光伏分界開關(guān)的安裝應(yīng)用，可以在配電網(wǎng)與作業(yè)人員之間建立一道“安全防線”。當(dāng)臺(tái)區(qū)停電時(shí)，光伏分界開關(guān)通過防孤島功能自動(dòng)分閘。開關(guān)變位信息通過臺(tái)區(qū)融合終端實(shí)時(shí)上傳到供電服務(wù)指揮系統(tǒng)，大幅減少現(xiàn)場(chǎng)工作量，保障作業(yè)人員人身安全。
“目前，在我們供電服務(wù)指揮系統(tǒng)的光伏管控模塊中，已經(jīng)可以實(shí)時(shí)看到應(yīng)跳開開關(guān)數(shù)量和已跳開開關(guān)數(shù)量，并能以臺(tái)區(qū)為單位查看具體信息，也可以在臺(tái)區(qū)線路圖中清晰地看到光伏開關(guān)的分合狀態(tài)。如果發(fā)現(xiàn)該跳未跳的開關(guān)，系統(tǒng)將及時(shí)提醒檢修人員進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)操作。現(xiàn)場(chǎng)人員也可以通過‘i配網(wǎng)’手機(jī)應(yīng)用掌握全部開關(guān)狀態(tài)?！眹W(wǎng)山東電力設(shè)備部配電處五級(jí)職員房牧介紹。
在山東全省配電網(wǎng)已經(jīng)有40％以上的公用變壓器接帶分布式光伏客戶的情況下，反向重過載帶來的設(shè)備安全隱患是另一個(gè)難題。
這個(gè)難題同樣可以通過臺(tái)區(qū)融合終端的深度應(yīng)用來解決。以蒙陰縣為例，公司在該縣開展臺(tái)區(qū)融合終端實(shí)用化應(yīng)用示范區(qū)建設(shè)，用2個(gè)月完成2576臺(tái)臺(tái)區(qū)融合終端、10070個(gè)光伏分界開關(guān)的安裝。該縣實(shí)現(xiàn)光伏臺(tái)區(qū)融合終端全覆蓋，并在全省率先完成整縣光伏分界開關(guān)全覆蓋，實(shí)現(xiàn)全縣光伏并網(wǎng)運(yùn)行情況的全感知。
這也就意味著，電網(wǎng)企業(yè)在實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)臺(tái)區(qū)負(fù)載的基礎(chǔ)上，能夠精準(zhǔn)區(qū)分光伏發(fā)電負(fù)荷、臺(tái)區(qū)用電負(fù)荷等運(yùn)行數(shù)據(jù)；繪制配變可開放容量動(dòng)態(tài)“熱力圖”，清晰掌握配變可消納的光伏發(fā)電容量，實(shí)現(xiàn)對(duì)反向重過載的超前管控。
分布式光伏并網(wǎng)帶來的第三個(gè)難題，是供電質(zhì)量問題。“許多光伏客戶為了爭(zhēng)取多發(fā)電，人為調(diào)整逆變器出口電壓上限，普遍保持在260伏左右。有的達(dá)到了290伏，也有逆變器在出廠時(shí)就設(shè)置在了280伏，導(dǎo)致并網(wǎng)點(diǎn)周邊客戶過電壓，甚至燒壞家用電器。即便是我們的臺(tái)區(qū)經(jīng)理通知光伏并網(wǎng)客戶調(diào)整逆變器輸出電壓，還是會(huì)出現(xiàn)客戶當(dāng)面整改后再自行恢復(fù)的情況，過電壓管控手段單一、效率低?！迸R沂供電公司運(yùn)維檢修部主任郭昌林介紹。
國網(wǎng)山東電力各單位根據(jù)《光伏發(fā)電系統(tǒng)接入配電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定》，應(yīng)用光伏分界開關(guān)過電壓保護(hù)功能，當(dāng)監(jiān)測(cè)到并網(wǎng)點(diǎn)電壓超額定電壓的10%時(shí)，能主動(dòng)告警并對(duì)問題客戶進(jìn)行管控。
在光伏分界開關(guān)得到應(yīng)用的同時(shí)，供電服務(wù)指揮系統(tǒng)的功能也在持續(xù)升級(jí)。
“我們將供電服務(wù)指揮系統(tǒng)與工單驅(qū)動(dòng)業(yè)務(wù)深度融合，開發(fā)應(yīng)用反向重過載、過電壓等3類光伏業(yè)務(wù)工單，建立起‘最短指揮鏈’?！眹W(wǎng)山東電力下屬山東魯軟數(shù)字科技有限公司副總經(jīng)理邢宏偉說，“低壓分布式光伏應(yīng)用模塊基于熱力分布圖，實(shí)現(xiàn)了對(duì)臺(tái)區(qū)光伏布點(diǎn)、運(yùn)行狀態(tài)、電能質(zhì)量、上網(wǎng)電量等‘全采-質(zhì)監(jiān)-異報(bào)-精控’的閉環(huán)管控。”
目前山東全省共安裝分界開關(guān)3.9萬臺(tái)，涉及臺(tái)區(qū)4500個(gè)，確保光伏并網(wǎng)即納入監(jiān)控，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)光伏并網(wǎng)客戶運(yùn)行數(shù)據(jù)、電壓質(zhì)量、重要事件和分合閘的管控。
國網(wǎng)山東電力正加快解決存量問題，通過新增臺(tái)區(qū)、配變輪換、導(dǎo)線擴(kuò)徑等措施，治理1945個(gè)臺(tái)區(qū)重過載、6399千米低壓線路返供電流超限問題；通過負(fù)荷切改、配變檔位調(diào)整等消除過電壓21.02萬戶，已治理98.08%，剩余2.01萬過電壓客戶將在11月底前治理完成。該公司將從完善制度標(biāo)準(zhǔn)、探索網(wǎng)架模式、提升監(jiān)控能力、夯實(shí)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、深化信息應(yīng)用重點(diǎn)開展5個(gè)方面工作，持續(xù)做好低壓分布式光伏運(yùn)行管控。
評(píng)論