浅谈光伏并网引起的电能损耗

Science &Technology Vision 科技视界0前言
当煤炭、石油等不可再生能源逐渐消耗,能源问题日益成为制约社会经济发展的瓶颈时,太阳能作为一种可再生的能源,越来越引起人们的关注,尤其是可再生能源法正式颁布和环保政策出台,显示了国家对再生能源的关注。

2013年国家能源局印发了《光伏电站项目管理办法》(国能新能[2013]329号),国家电网公司也相继出台了《国家电网公司关于印发分布式电源并网相关意见和规范的通知》(国家电网办[2013]333号)和《国家电公司关于印发分布式电源接入系统典型设计的通知》(国家家电网发展[2013]625号),支持光伏等分布式电源接入电网。

济源供电公司区内所有的光伏用户接入方案基本参照光伏典型设计进行编制,但由于典型设计中计量部分深度不足,极易造成光伏升压变空载损耗由供电公司承担,引起不必要的经济损失,因此下面以实例介绍供电公司如何规避光伏升压站的空载损耗计入电网公司。

1太阳能光伏并网发电系统简介
太阳能光伏发电系统主要是由太阳能电池光伏板、控制器、逆变
器、升压站、后台机、汇集站等组成。

太阳有光伏板是利用光伏效应把
光能转换成电能的元件;太阳能电池采用电压值和电流值标定。

光伏
系统采用串并联以获得所需电压和电流值。

逆变器主要功能是将太阳能电池阵列发出的直流电转化为用户所需的交流电。

逆变器还具有自动调压或手动调压功能,用以改善光伏发电系统的电能质量。

后台机能够显示当前光伏系统的运行状况,监视运行电压及电流及光伏相关设备的开合状态,并通过通信设备,将光伏电站的相应信息传送到电网公司调度自动化主站进行显示,为电网调度运行人员提供上网发电功率大小。

2济源贝迪空调6MW 光伏并网
郑州尚阳科技有限公司负责承担济源贝迪空调6MW 光伏并网项目,该项目经河南省发改委批准,充分利用济源贝迪厂房闲置屋面,面积约为68000平方米,总投资0.7亿元,国家补贴资金3500万元。

该光伏电站系统电池组件选用250W 多晶硅太阳能电池组件,每个光伏组串按照20块电池组件串联进行设计,由1200个光伏组串组成,共需24000块,总容量为6MWp,整个系统需配置12台500kW 并网逆变器,逆变器箱房输出交流电315V,经1000kVA 变压器后升压至10kV。

2台500kWp 逆变器组成一个兆瓦逆变器箱房,经6台升压箱变1000kVA 升压后输出交流10kV 至汇集站,后并网于公司10kV 新科开闭所10千伏母线,电量采用统购统销的模式上网。

贝迪6MW 光伏并网接入系统一次图如图1所示。

3光伏并网的电能损耗分析
3.1并网点
贝迪光伏6MW 并网点设在汇集站10kV 出线开关处,公共电网连接点设在10kV 新科开闭所10kV 出线开关柜,从并网点至新科10kV 开闭所线路,按照《国家电网公司分布式电源并网相关意见和规范的通知》由供电公司负责投资,光伏投资方与济源供电公司产权分
界点设在汇集站10kV 出线开关。

在并网点(产权分界点)处安装并网电能表,而且必须是同型号、同规格、准确度相同的主副双向电能表各一套,用于光伏发电计费补偿及与供电公司上网电量的结算。

3.2升压站变压器运行状态
6台升压站箱房各带了一个站用变,该站用变的电压比315V/400V,用于每个箱变的检修、照明、通信、保护模块的用电,贝迪光伏并网后,白天阳光充足,升压站箱房的站用电可通过光伏发电后直接供给站用变使用,余量上传至公共电网,由于并网点设在汇集站的出线开关处,白天6台升压站的空载损耗由光伏业主承担;夜晚由于无光照,太阳能电池板无法送出相应的直流电至逆变器。

本工程使用的是深圳晶福源电子有限公司的I500KAPWR5型逆变器,逆变器在检测直流电压低至400V 时,通过自身的低电压闭锁功能停止向系统输出,以避免对电网的影响,从而停止向电网送电,而升压站箱房的6台1000kVA 变压器,由于并网开关未断开,同时由于夜间箱变检修、照明、保护用电负荷不到kW 级,相当于升压变一直处于空载运行状态。

3.3损耗分析
依据4.1可知,并网点处安装计量装置及相应的计量CT,由于该CT 主要是用于上网发电计量,按照《电能计量装置技术管理规程》(DL/T448-2000)要求,电流互感器额定一次电流确定,应保证其在正常运行中的实际负荷电流达到额定值的60%左右,最低不应低于30%。

本工程上网最大负荷6MW,最大上网电流为330安,而光伏正常发电约为其容量的一半,实际正常运行负荷电流约为180安,则电流互感器变比选择300/5比较合适。

并网点处安装的电能表为双向表,白天用于计量上网电量,晚上用于计量用户用电量,其CT 变比选择以上网上负荷的大小来定,而由于光伏并网后,晚上光伏电站受日照条件影响逆变器处于停止工作模式,升压站的升压变依据4.2所述,一直处于空载运行状态。

每台升压变的空载损耗为900W,6台共计5.4kW,折合为10kV 的最大电流仅为0.3安,仅为电流互感器额定值的千分之一,根本无法达到计量规程要求,达到互感器额定值的30%,造成无法计量,从而引起供电公司承提该部分的空载损耗,给供电公司造成了一定(下转第322页)
作者简介:张青峰,男,本科,高级工程师,从事多年电网规划及变电站电气一次设计工作。

李东风,男,本科,工程师,从事变电站设计工作及电网系统研究工作。

浅谈光伏并网引起的电能损耗
张青峰李东风
(济源供电公司,河南济源454650)
【摘要】太阳能光伏作为常规能源的一种补充和替代,长期以来受到人们的关注。

近年随着我国光伏产业的快速发展,以及国家电网公司提出建设坚强智能电网新概念以来,光伏电站及分布式光伏并网风起云涌。

但光伏升压站夜间处于空载运行状态,大变比CT 无法准确计量极小的空载损耗,造成电网企业无谓的电能损失,引起网损增大,对电网企业造成一定的经济损失,本文作者以济源贝迪空调光伏并网为例,介绍了光伏并网如何减少电网企业供电损耗。

【关键词】太阳能;分布式光伏;
电能损耗
图1贝迪接入系统一次图
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科技视界F1断层走向近东西,倾向南,倾角约50°~65°、落差大于500m,区内延展长度大于22km。

侏罗纪末,强烈的早期燕山运动,该区又次褶皱、断裂.造成与下伏地层的区域性角度不整合,使区内加里东褶皱基底进一步复杂化,盖层亦频繁褶皱、断裂.香山南麓大断层、
窑窑门正断层活动较前更为强烈,造成断层边缘之地层的频繁褶皱.第三纪末的喜山运动,主要表现为断裂运动,F1断层为本次构造运动之产物,其对区内含煤盆地的破坏很大。

由于受地壳运动的影响,山间盆地再次凹陷,延安组也再次以天窗形式出现。

2.2煤质特征2.2.1物理特征
勘查区煤为黑色,沥青、弱沥青光泽,阶梯状,贝壳状、参差状断口,裂隙较发育,结构以条带状为主,构造多为层状。

宏观煤岩成分以暗煤为主,夹镜煤条带,含少量丝炭.煤岩类型以半亮-半暗型为主,暗淡型次之,光亮型很少。

2.2.2化学性质
(1)工业分析:原煤水分平均在1.29%~3.29%之间,原煤灰分产率平均为10.40%~24.05%,浮煤挥发分平均为30.37%~35.47%,原煤固定碳平均为38.56%~56.37%。

(2)元素分析:碳含量综合平均为82.90%,氢含量综合平均为4.94%,氮含量综合平均为0.98%。

氧含量综合平均为11.15%。

(3)硫分:原煤全硫含量在0.32%~0.68%之间,其中黄铁矿硫含量
在0.18%~0.54%之间,有机硫含量在0.07%~0.32%之间,硫酸盐硫含量在0.01%~0.03%之间。

(4)有害元素:氯平均含量在0.01%~0.07%之间,氟平均含量在101~198μg/g 之间,砷平均含量在3~96μg/g 之间,磷分综合平均在0.01~0.07%之间,铅平均含量在19.29~36.8μg/g 之间,汞平均含量在0.08~0.38μg/g 之间。

(5)工艺性能:原煤干燥基高位发热量在25.14~28.27MJ/kg 之间,属中高-高热值煤。

(6)煤类:勘查区延安组各可采煤层以不粘煤为主、少量分布弱粘煤。

3结论
通过对勘查区地质特征、煤质特征及分布规律初步研
究可看出:①勘查区煤炭主要分布在侏罗系延安组,呈条带状分布于三眼井—磙子井一带;②属中灰、低硫、高发热量的不粘煤;③在延安组底界,普遍存在一层2米左右的含砾粗砂或细砾岩,砾石成分以石英为主。

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[责任编辑:杨玉洁]
图2构造及含煤地层分布示意图
(上接第317页)的经济损失。

4
解决方法
为减少光伏并网对供电公司造成的电量损失,采用逆变器的空接点来控制高压侧并网开关,当夜间逆变器不工作时,通过逆变器的空接点来跳开高压侧并网开关,从而减少公司的电能损少,同时要求项目方安装UPS 电池,用以解决晚上箱变检修及照明用电。

其工作原理
见图2。

图2控制原理
A0为断路器合闸控制信号接线点,从断路器控制回路中引接101正电源与手动合闸接点,形成逆变器控制断路器合闸回路。

B0为
断路器分闸控制信号接线点,从断路器控制回路引接101正电源与手动跳闸接点,形成逆变器控制断路器跳闸回路。

当逆变器直流电压低于400V 或逆变器故障时,B0回路作于断路器跳闸。

当逆变器直流电压高于400V,并满足并网条件时,A0回路作用于并网断路器进行合闸。

5总结
随着国家电网公司不断打造坚强智能电网,要求分布式电源至2020年要高渗透性接入比例达到15%,分布式光伏由于安全、可靠及投资少受到广大用户的青睐,大量光伏将接入公共电网,而通过本文的阐述,将极大减少光伏并网后对供电公司的电能损耗,对光伏用户接入具有一定的指导意义和实用价值。

[1]国家电网公司.关于印发分布式电源接入系统典型设计的通知[Z].[2]国家电网公司.关于印发分布式电源并网相关意见和规范的通知[Z].[3]电能计量装置技术管理规程[Z].
[责任编辑:薛俊歌]
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