分布式電源的安全管理分析及對策

● 湖南·國網株洲供電公司 蘇 鑫 吳 珊 陳貴斌

近幾年來，國家提出并鼓勵發展新能源的政策，電網企業積極響應，加大新能源消納力度，新能源已成蓬勃發展態勢。但光伏發電、風電等分布式新能源頻繁接入電網，給電網系統人身、設備帶來較大安全風險，網源矛盾較突出。為切實解決這些矛盾，筆者選取了湖南攸縣作為調研點，深入國網攸縣供電公司新能源現場，對新能源現狀、安全管理情況進行調研，深入查找新能源安全風險和存在的問題，針對存在的問題，提出了具體的防范措施。

1 攸縣新能源現狀

1.1 新能源規模

攸縣目前新能源只有光伏電站，已建成投產10kV并網光伏電站1座，容量742kW；380V及以下并網的分布式光伏電站42座，容量9830kW；在建35kV并網的光伏電站1座，容量40MW。

1.2 380V及以下光伏電站情況

380V及以下光伏電站共有4種情況，第一種為居民用戶，第二種為T接在公用低壓線路上，第三種為接入公變臺區低壓回路，第四種為通過專用變壓器升壓至10kV。

2 分布式光伏電站有關技術要求

2.1 基本原理

光伏電站一般由太陽能電池組件、直流配電單元、并網逆變器、交流配電單元等組成，太陽能通過電池組件轉化為直流電，再通過并網逆變器將直流電轉化為與電網同頻率、同相位的交流電，經變壓器升壓后饋入電網。

逆變器是光伏系統核心設備，它的基本原理是將直流電壓經過直流EMI濾波電路、逆變單元，將直流電壓變換為三相交流電壓，通過輸出濾波器濾除高頻分量，再經過一級交流接觸器后，通過交流EMI電路和交流斷路器后接入電網。逆變器有4種工作模式：開機自檢、正常工作、待機狀態、故障狀態。

2.2 技術要求

（1）分布式光伏電站應具有在電網故障及恢復過程中的自保護能力。

（2）分布式光伏電站的接地方式應與電網側的接地方式相適應，并應滿足人身設備安全和保護配合的要求。

（3）分布式光伏電站所采用的逆變器應通過國家相關機構的檢測或認證，應具備快速檢測孤島且斷開與電網連接的能力，應具備失壓跳閘及檢有壓閉鎖合閘功能。防孤島保護動作時間應與電網側備自投、重合閘動作時間配合。

（4）對接入分布式光伏電站的線路載流量、變壓器容量進行校核，以滿足光伏電站發電上網和離網后用戶用電需求。

（5）分布式光伏電站公共連接點的電壓偏差、電壓波動和閃變、諧波、三相電壓不平衡、諧波等電能質量指標應滿足國家標準規定。

（6）接入220/380V配電網的分布式光伏電站并網驗收時，應測量其并網點諧波。

（7）分布式光伏電站接入10～35kV配電網，并網點開斷設備應采用易操作、可閉鎖、具有明顯開斷點、帶接地功能、可開斷故障電流的斷路器；分布式光伏電站接入380V配電網,并網點開斷設備應采用易操作、具有明顯開斷指示、可開斷故障電流的并網專用開關。

3 存在的主要問題

3.1 電網和設備安全方面

（1）孤島危害。孤島現象指電網失電時，分布式光伏電站仍保持對失電電網中的某一部分線路繼續供電的狀態。孤島現象發生時，由于系統供電狀態未知，將造成以下不利影響：干擾電網的正常合閘；電網不能控制孤島中的電壓和頻率，電壓和頻率異常，從而損壞配電設備和用戶設備。

（2）光照資源的隨機性、間歇性對電網產生沖擊。因轄區內負荷有峰谷，若轄區光伏電站較多，在陽光充足時，光伏電站發電功率突增，造成變電站變壓器功率突減,帶來網絡損耗的增加。

（3）對電壓造成影響。配電網一般呈輻射狀，電壓沿饋線潮流方向逐漸降低。接入光伏電站后，由于饋線上的傳輸功率減少，使沿饋線各負荷節點處的電壓被抬高，可能導致一些負荷節點的電壓偏移超標。

（4）并網驗收不規范帶來運行安全隱患。首次試送電時逆變器的防孤島性能未測試；在并網驗收時廠方人員參與度不高，對產權所有人或光伏電站運管人員交底不到位；380V及以下的光伏電站基本沒有嚴格測試逆變器，并網未能嚴格驗收。

3.2 人身安全方面

（1）電網運維人員對新能源認識不夠。普遍沒有意識到光伏電站是一個新的電源點，認為電網側停電后，光伏電站不存在反送電情況，對人身安全、電網安全不構成風險。

（2）如發生孤島現象，可能危及電網線路維護人員和用戶的生命安全。

（3）380V及以下的光伏電站盡管在并網點前（一般為逆變器）設置了切換開關，但沒有明顯的斷開點，安全措施不可靠。

（4）基層供電所及運行單位基礎臺帳不完善。普遍沒有光伏電站在電網上的具體接入情況，存在安全防范措施不到位的風險。

（5）新能源運營方運管不力。小型光伏電站無運管人員，如有檢修施工需求，一般自行處理，未與電網運維人員形成有效溝通。

4 對新能源安全管理工作的建議

4.1 保障電網安全和設備安全方面

（1）加強新能源接入規劃。根據變電站負荷情況，按照就近消納、盡可能減少向高電壓等級倒送的原則，確定轄區新能源發展規劃，可劃分為建議不發展、中度發展、高度發展等級別，從源頭上引導新能源有序接入。

（2）加強新能源接入方案審批。重點把好并網點開斷設備、無功配置、二次方案、通信方案審批關口，對裝機容量較大的引導用戶采用專線接入方式。

（3）加強10～35kV接入的新能源繼電保護管理。新能源涉網繼電保護定值嚴格按照國家電網公司企業標準分布式電源涉網保護技術規范（Q/GDW11198—2014）執行。分布式電源所有者根據相關技術規程、電網運行情況及設備技術條件、調度部門的要求，做好對所轄設備的整定值校核工作。涉網保護定值在調度部門備案，備案包括如下內容：并網點開斷設備技術參數；保護功能配置；故障解列定值；逆變器防孤島保護定值；階段式過電流保護定值；重合閘相關定值。

當電網結構、線路參數和短路電流水平發生變化時，及時校核相關涉網保護的配置和整定，避免發生保護不正確動作。

（4）加強新能源并網驗收、調試。10～35kV接入的新能源并網驗收、調試由調度部門組織，380V及以下的由營銷部門組織，安質部、運檢部、調度部門參與。驗收前，需取得以下合格資料：并網驗收、調試申請資料；涉網繼電保護定值（10～35kV）；主要電氣設備清單；主要設備技術參數和型式認證報告、電池陣列的相關技術參數和逆變器的檢測認證報告；新能源發電系統驗收和調試報告（10～35kV）；電氣試驗及保護整定調試報告（10～35kV）。同時，廠方人員、產權所有人相關人員到場，做好技術交接工作。首次試送電時，逆變器的防孤島性能必須測試。

4.2 確保人身安全方面

（1）加強電網運維人員新能源安全意識教育。提高電網運維人員對新能源的認識，停電作業前要采取安全技術措施。

（2）加強協議簽訂。10～35kV接入的新能源必須簽訂并網調度協議，協議中明確產權分界點、調度范圍相關事項。新能源運營方報送具備相應技術能力的運行人員。380V及以下的由屬地供電單位簽訂安全協議，協議中明確產權分界點及安全管理事項。

（3）加強380V及以下的光伏電站涉網安全管理。增設相應容量的刀閘，做好防人員誤動的措施。同時，刀閘安裝位置既應不受新能源運營方約束（如圍柵內），又不能影響電網側檢修（如配電臺區）。對于采用專變升壓的方式，可不增設刀閘，但臺區高壓熔斷器操作應不受新能源運營方約束。刀閘和高壓熔斷器有明確的設備編號，歸屬地電網運維人員操作，電網側有檢修時，為防止反送電，驗電后高壓熔斷器應帶走。新能源運營方如需檢修停電，應向屬地供電單位申請，供電企業配合停電，履行許可。

（4）加強基礎資料管理。由屬地供電單位建立清晰的新能源臺帳和配網新能源接入點圖紙，在本單位存檔并實時更新，作為作業前填寫兩票的依據，同時報送調度部門。

（5）加強設備狀態檢測。建立光伏電站巡檢抽檢機制，明確新能源入網核心設備的測試項目，配備相關檢測設備，開展技術培訓。