二、并网管理
分布式能源系统是集中式能源系统的有益补充,共同构成相互支持的现代能源供应体系。除偏远地区为了解决基本用电需求的独立供电系统外,分布式能源系统通过与大电网的并网运行,由公用电网为其提供备用,可以提高分布式能源业主的供电可靠性,同时还将可能提高分布式能源系统运行的经济性。对于电网企业来讲,在分布式能源的发展过程中需要通过分布式能源的发展,需要保证电网的安全运行,分布式能源的发展不影响向其他用户的安全可靠供电。
(一)不同并网方式对配电网的影响
“并网运行”是指分布式能源系统在正常运行状态下,与公用电网在主回路上存在电气连接。电气连接包括电缆直接连接、经变压器连接、经逆变器连接等方式。为了保证分布式能源的经济和稳定运行,分布式能源需要采用与公共电网并网运行的方式。分布式能源系统并网运行按照功率交换方式可分为“并网不上网”和“并网且上网”两种。“并网不上网”方式下,则分布式能源只与公共电网并网运行,电流的方向只能是从公用电网流向分布式能源系统用户,“并网且上网”方式下,分布式能源系统不仅可以与公共电网并网运行,同时还可以向公用电网输送多余电量。不同并网方式对配电网的影响对比如表5-1所示。由表1可知,分布式能源系统并网运行,可以提高分布式能源系统的经济性和可靠性,但在传统的配电网中,将会对公用电网的安全运行造成一定的影响,特别是采用“并网且上网”方式的分布式能源系统,将对配电网的电能质量、供电可靠性和继电保护都产生较大的影响。
(二)并网标准的制定与主要内容
1、并网标准的制定
目前,我国输配电网的运行标准是统一的,大型发电机组并网也执行统一的并网标准。分布式能源虽然种类众多,使用的技术种类多,但是为了保证电网的安全运行,需要遵循输配电网的运行标准。因此需要由政府有关部门组织,电网企业会同分布式能源制造厂商、科研机构等共同制定统一的分布式能源并网国家标准。
2、并网的技术标准
分布式能源系统并网的国家技术标准包括接入电压、接入容量以及对分布式能源系统本身的运行电压、频率、功率因素、谐波等方面的要求。
接入电压方面,为了将公共连接点处的注入电流控制在合理范围内,应根据分布式能源系统的容量,选择不同的并网电压等级,使分布式能源系统发电机组运行在一个安全合理的电压水平上。200kW及以下分布式电源接入0.38kV电压等级电网,200kW以上分布式电源接入10kV级以上35kV以下电压等级电网。
在接入容量方面,对分布式能源系统接入容量的技术标准要求主要从两个方面考虑,一是分布式能源系统并网容量应控制在接入线路容量的一定比例之内,一般以30%为宜,专线接入的除外;二是分布式能源系统并网的总容量应控制在接入点上级变电站单台主变容量的30%,且不应超过主变最大负荷的25%。
在运行电压范围方面,在并网电压因故障等原因导致电压过高或过低时,分布式能源系统应及时做出响应,在相应时间内停止向电网线路送电,以避免使电压偏差加剧的情况出现,确保运维和一般人员安全,同时避免损坏所连接的设备。分布式能源系统正常运行电压范围及电压响应时间满足《分布式电源接入电网技术规定》,国家电网公司技术标准Q/GDW 480-2010的要求。
对于频率变动范围,分布式能源系统并网时发电频率必须与电网频率保持一致。分布式能源由于容量较小,在整个电网接入电源的比重很小,因此,分布式能源系统的启停和运行对系统频率不会造成太大影响。但是,电网频率的变化会对分布式能源系统发电机组产生影响,因此要求分布式能源系统的控制系统能够监测电网频率,并调整发电机转速。分布式能源系统的频率响应特性符合《分布式电源接入电网技术规定》,国家电网公司技术标准Q/GDW 480-2010中的要求。
在电压波动和闪变方面,分布式能源并网后所引起的电压波动和闪变,应符合国家有关电能质量的相关规定。分布式能源系统并网后电压波动满足《分布式电源接入电网技术规定》,国家电网公司技术标准Q/GDW 480-2010的要求。闪变限值应符合我国国家标准《电能质量、电压波动与闪变》中提出的要求。
对于谐波要求,分布式能源系统所连公共连接点的谐波分量,方均根值,应满足国家标准《电能质量 公用电网谐波》和《小型电站沼气、余热接入电网技术规定》的相关规定,分布式能源系统向电网注入的谐波电流允许值按此电源协议容量与其公共连接点上发/供电设备容量之比进行分配。
对于功率因数要求,由于分布式能源系统运行时间随机性比较大,在分布式能源系统停止运行时,电网中多余或不足的无功要由电力系统吸纳或补充,如果系统不能在瞬时提供足够的无功支持,就会导致电压下降,系统失稳。分布式能源系统功率因数满足《分布式电源接入电网技术规定》,国家电网公司技术标准Q/GDW 480-2010的要求。