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分布式光伏發電並網技術有多難?

各國的分布式電源,尤其是以太陽能光伏形式為主的發電單元正在迅猛發展。德國70%以上的風電和光伏是通過35kV以下配電網並網,例如屋頂光伏已經增長到10GW以上的安裝量。雖然政府補貼按月下調,但由於電價飛漲,這一趨勢未見衰退。統計顯示,美國已經達到每四分鍾就有一個光伏係統被安裝的程度,屋頂分布式在其中的貢獻功不可沒。日本在過去的一年由於政策支撐和市場模式設計失敗,屋頂租賃等新興分布式模式未達到預期效果。日本地方政府力爭在今年改進中介方式,提高成交量,東京都將要求發電運營商就租金以外的收益方式進行提案,例如太陽能發電可用作應急儲備電源等。中國的分布式光伏在2013年更加大踏步前進,共有15個支持政策相繼出台,從國務院、發改委、能源局到各部委。伴隨著支持政策,分布式安裝預期不斷攀升。“十二五”規劃的35GW光伏發電容量中,有20GW將為分布式發電。

從技術角度,即使是在新能源法EEG已經出台近14年的德國,分布式光伏並網還是在給TSO和DSO們帶來不小的困難和“額外工作”,900家電力係統運營商中隻有10%號稱可以讓光伏大規模的分布式接入(大規模接入的定義:光伏電源安裝量大於平均負荷值),並穩定運行其網絡。筆者就曾經有過給德國配電網運營商(DSO)提供光伏電站並網優化方案的經驗,在這一過程中開發商、設備商和電網運營商之間的並網技術博弈可見一斑。

對配網局部電壓穩定的影響。中國早期建設的10kV配電線路多數是單輻射狀分布供電,係統安全性較低。在城區配電網絡建設與改造中逐漸考慮建立環網供電、開環運行的模式。在各種配網結構中,靜態和動態電壓的變化都會對線路保護、係統運行安全造成影響。穩態運行狀態下,電壓理論上沿傳輸線潮流方向逐漸降低。分布式光伏接入後,由於傳輸功率的波動和分布式負荷的特性,使傳輸線各負荷節點處的電壓偏高或偏低,導致電壓偏差超過安全運行的技術指標。圖1中描述了分布式光伏接入配電網對於局部電壓影響的原理,在大規模分布式光伏接入後,配電網局部節點存在靜態電壓偏移的問題。配網中尤其是低壓網絡對電壓變化比較敏感,若想抑製這種影響,需要在中低壓變化器選型中使用可控型變壓器。

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