0 引言

随着目前国家对分布式电源的提倡和政策支持，发展和推广分布式电源具有广阔的前景。分布式光伏安全可靠接入配电网是推广分布式光伏的首要步骤，但目前分布式光伏接入配电网安全配置方面缺乏统一的标准和规范，给供电企业分布式光伏的接入带来了困难。本文研究了分布式光伏安全可靠接入配电网的安全配置技术，解决分布式光伏接入配电网面临的问题，促进分布式光伏科学、有序发展，使分布式光伏接入工作具有专业性、规范性和可操作性，为下一步分布式光伏推广奠定基础。

1 蒙西电网分布式光伏现状

内蒙古电力（集团）有限责任公司（以下简称内蒙古电力公司）于2011年在呼和浩特市和林电力科技园区建设了1个包括固定光伏、旋转式光伏、风机、储能等共计70 kW 分布式电源的微网实验平台。2013年以来国家出台了一系列政策支持分布式光伏的发展，分布式光伏在国内进入快速建设期。蒙西电网的分布式光伏发电也出现了增长趋势。2013年7月至今，申请并网的分布式光伏发电用户近40户，装机容量共计46.64 MW；已送电用户12户，装机容量共计22.85 MW。但是，在分布式光伏接入配电网的安全配置研究方面，国内还没有系统的研究成果，为配电网的安全运行带来了隐患。2013年国家电网公司发布了《关于做好分布式电源并网服务工作的意见》^[1]，内蒙古电力公司下发了《蒙西电网分布式发电项目接入配电网技术规定》^[2]，但是对于安全配置方面存在的问题都没有提出详细的解决措施。

国内对分布式光伏安全配置问题的研究主要集中在分布式光伏接入后对配电网可靠性的影响方面。分布式光伏接入配电网后不同运行方式对配电网可靠性具有不同的影响：

（1） 当分布式光伏作为后备电源时，在电网供电能力不足的情况下，分布式光伏通过向外送电，可部分消除配电网过负荷和阻塞现象，提高配电网供电可靠性。

（2） 当分布式光伏并网运行时，配电网供电可靠性还将受到分布式光伏设备可靠性、运行经验等因素的影响。当配电网出现扰动时，由于分布式光伏本身出力的不确定性，可能会降低配电网的供电可靠性。

文献[3]提出了一种可同时考虑分布式电源并网和作为后备电源2种模式下配电网可靠性的计算方法，并运用解析法对因故障产生孤岛的分布式电源接入配电网后的可靠性进行计算分析。文献[4]建立了计划、非计划孤岛模型，并采用最小路算法计算了分布式电网固定出力时接入分布式电源配电网的供电可靠性。文献[5]、[6]对微网接入配电网后的故障情况进行理论分析，认为微网并网点上游故障不会对微网内部用户的可靠性产生影响，并通过计算分析了微网内部不同发电类型出力不同时对配电网可靠性的影响。

2 分布式光伏接入中低压配电网技术原则

为进一步规范内蒙古电力公司对分布式光伏接入配电网的并网技术管理，根据国家分布式光伏接入配电网的技术规定，结合蒙西配电网的特点，制定了分布式光伏接入配电网技术原则。

分布式光伏接入中低压配电网技术原则是指导其安全配置的前提，基本技术原则如下：

（1） 蒙西电网把分布式光伏并网方式分为4种：全部上网、自发自用、自发自用余量上网、能源合作协议。

（2） 根据蒙西电网配电网的特点，规定全部上网的分布式光伏容量不应超过上一级变压器供电区域最大负荷的30%。相对于《Q/GDW 480—2010分布式电源接入电网技术规定》^[7]，电网提高了分布式光伏在配电网中的渗透率，更有利于分布式光伏的就地消纳，并应总体考虑接入公共点的所有分布式光伏对配电网的影响。

（3） 不同容量分布式光伏接入配电网的电压等级应按照表 1规定执行，充分考虑经济性，最终的并网电压等级应根据接入配电网实际条件决定。

（4） 10 kV分布式光伏并网点应安装易操作、可闭锁、具有明显开断点、带接地功能、可开断故障电流的开断设备^[8]。380 V/220 V分布式光伏并网点应安装易操作、具有明显开断指示及开断故障电流能力的开断设备，断路器可选用微型、塑壳式或万能断路器，根据短路电流水平选择设备的开断能力并需留有一定裕度，应具备电源端和负荷端反接能力。

（5） 接入380 V以下配电网的分布式光伏应具备采集功率、电压、电流的能力，并应重新校验台区内三相不平衡程度，防止由于单项接入过多分布式光伏所造成的区域三相不平衡。

（6） 并网的分布式光伏在配电网断电后检测到孤岛现象时，应立即将逆变器与配电网断开。

3 蒙西电网分布式光伏接入配电网安全配置存在的问题及相关建议

为规范对分布式发电项目的管理，内蒙古电力公司制定了一系列规章制度，如《蒙西电网分布式发电项目接入配电网技术规定》《蒙西电网分布式电源并网协议》^[9]《蒙西电网分布式发电项目并网服务管理细则（试行）》^[10]和《蒙西电网分布式发电项目调度协议》^[11]。这些文件的出台为蒙西电网分布式发电的发展奠定了基础，但蒙西电网分布式光伏安全配置方面仍面临一系列问题，具体问题及提出的相应建议如下。

（1） 蒙西电网2015年弃风率达到23.4%，弃光率为4%，虽然内蒙古自治区光资源较为丰富，但是在外送受限、内销无法扩大的情况下，大量发展分布式光伏必然会进一步增大弃风和弃光的比例。内蒙古电力公司应该经过科学计算和系统的分析，提出更加合理的分布式光伏发展建议，并向相关政府主管部门建议，在制订蒙西地区新能源发展计划时应统筹考虑集中式、分布式风电和光伏发电，在保证电网安全运行前提下，以最大限度减少弃风弃光总量为目标确定风电和光伏发电总接入容量上限，合理规划分布式风电和分布式光伏的建设。

（2） 由于大量分布式光伏是先建设后报装，业主没有提前对接入的配电网进行调研，很多配电线路并不具备接待所建分布式光伏的能力，如按照国家要求无条件接入，需要对配电网进行大规模的投资，甚至是推倒重建。另外，分布式光伏发电项目接入会对配电网运行的安全性、可靠性及经济性产生较大影响。因此，对分布式光伏接入的影响性进行分析，并做好分布式光伏接入与现有配电自动化系统的衔接工作，是蒙西电网亟待解决的问题之一。

内蒙古电力公司应根据分布式电源并网运行方式、蒙西电网网络结构、用户负荷特性等定量测算内蒙古电力公司管辖范围内各配电网的分布式电源最大接纳规模，以及最有利和最不利的接入位置、接入规模，并根据配电网发展情况进行动态调整。针对分布式电源接入对配电网运行的影响，升级改造相应的配电自动化系统，以适应分布式电源接入的需要。

（3） 分布式光伏接入配电网后，配电网从传统的送电末端变成了多源电网，分布式光伏接入设备的选择、使用、运行和管理都将影响配电网的安全稳定运行及用电人员的人身安全。

分布式光伏接入应严格执行《蒙西电网分布式发电项目接入配电网技术规定》要求，对并网光伏逆变器孤岛保护进行严格测试，当分布式光伏以10kV电压等级接入时，应在逆变器保护的基础上另外加装安全稳定控制装置，以保证配电网安全。

（4） 分布式光伏接入配电网后，配电网的计量装置从单向计量变成了双向计量。

分布式光伏接入电网前，应明确计量点，计量点设置在产权分界点。每个计量点均应装设智能电能表。分布式新能源发电项目所有并网关口计量点、发电单元汇集出口计量点均应安装具有电能量信息采集功能的电能计量装置，以分别计量光伏项目客户的上网电量、用网电量和发电量，电能计量装置由属地供电企业安装。通过10 kV（6 kV）、220 V/380 V电压等级并网的分布式新能源，其关口计量点应安装1块可计量正反向有功功率、四象限无功功率电量、分时电量、最大需量的三相智能电能表，准确度等级为有功0.5S级、无功2.0级；通过220 V电压等级并网的分布式新能源，其关口计量点应安装1块可计量正、反向有功功率电量的单相智能电能表，准确度等级为有功1.0S级；通过10 kV（6 kV）、220 V/380 V、220 V电压等级并网的分布式新能源，其发电单元汇集点出口应安装用于计量新能源发电量的三相、单相智能电能表。

（5） 分布式光伏接入后，必然会对配电网的保护和重合闸装置产生影响。内蒙古电力公司应根据10 kV线路的保护配置核算线路可容纳的分布式发电接入容量；对于项目容量超出保护配置范围的，应调整保护配置或进行设备更换。另外，对于接入后变电站的接地系统也应重新评估。

（6） 分布式光伏接入配电网后，由于线路末端接入电源点，会造成末端的电压高于《GB/T 12325—2008电能质量供电电压偏差》中的相关要求^[12]。

内蒙古电力公司在对该类项目验收时应对电压偏差进行计算，以保证电压质量合格。

（7） 由于分布式光伏系统中的逆变器导致的5次和7次谐波可能会与无功功率补偿装置产生谐振，加强了光伏发电系统的谐波注入，造成配电网的电压波形畸变率升高。

内蒙古电力公司应要求在分布式光伏并网点装设滤波装置或在项目验收时对电压总畸变率进行测量，对于不符合电能质量要求的应要求建设方采用合理的谐波治理手段整改，以保证分布式电源的顺利并网。

（8） 目前，蒙西电网配电网通信建设还处于起步阶段，城区并没有完善的配电通信网络，分布式光伏如接入调度系统需重新建设通信网络，这对于用户来说投资较大。

以10 kV电压等级接入且具备控制功能的分布式光伏不宜采用无线公网的接入方式；依赖配电网通信实现故障处理和故障隔离的分布式光伏接入必须采取光纤通信方式；当分布式光伏以380 V及以下电压等级接入采用无线公网通信方式时，通信网建设必须符合《电力系统二次安全防护》的要求^[13]。

4 实例分析

以呼和浩特市某小区为例，该小区共有A、B、C3个区，在各区住宅楼顶及部分商业楼顶安装太阳能光伏组件，共可输出约600 kW电功率，每个区功率大约为200 kW，与市电并网运行，供给小区车库照明、景观照明、各楼电梯厅及楼道照明等。

4.1 主要设备选择

因为每个区的功率小于200 kW，因此可采用380 V送出，主接线可采用单母线接线方式。小区分布式光伏的送出电缆截面积可选用120 mm²；并网断路器选用微型、塑壳式断路器；根据短路电流水平选择设备开断能力，并需留有一定裕度，断路器应具备电源端与负荷端反接能力。并网点及公共连接点的断路器应具备短路瞬时、长延时保护功能和分励脱扣、欠压脱扣功能，线路发生各种类型短路故障时，线路保护能快速动作，瞬时跳开断路器，满足全线故障时快速可靠切除故障的要求。断路器还应具备反映故障及运行状态辅助接点的能力。并网点可配置电能质量治理装置和保护测控一体化自动装置，当分布式光伏接入配电网后可提高配电网的安全运行水平。光伏电站必须采用具备防孤岛能力的逆变器，逆变器须具备快速监测孤岛且监测到孤岛后立即与电网断开的能力。小区分布式光伏接入系统主接线图如图 1所示。

4.2 系统计量配置方案

当小区光伏运营模式为自发自用时，在分布式光伏系统出力出口设置并网电能表，便于计费补偿。当运营模式为自发自用余量上网时，除了设置补贴电能表，还需加装关口计量电能表。

4.2.1 安装位置

应在分布式光伏出力出口加装补贴计量表，产权分界点加装关口计量表。

4.2.2 技术要求

安装可计量正反向有功功率、四象限无功功率电量、分时电量、最大需量的三相智能电能表，准确度等级为有功0.5S级、无功2.0级，应具备电流、电压、电量等信息采集和三相电流不平衡监测功能，配有标准通信接口，具备本地通信和通过电能信息采集终端远程通信的功能。配置的三相、单相智能电能表应以电力线载波、微功率无线、光纤等通信方式接入公用变压器电能采控终端并上传至内蒙古电力公司营销采控主站。各类电能量采控终端技术功能应满足《Q/NMDW-YX-002-2012 内蒙古电力公司电能量信息采集与监控终端技术规范》要求^[15]，通信规约应符合《Q/NMDW-YX-002-2012内蒙古电力公司电能量信息采集与监控平台系统数据传输规约》的规定^[15]。

5 结束语

分布式光伏接入中低压配电网安全配置应满足分布式光伏发电与配电网安全要求，遵循“安全可靠、技术先进、投资合理、标准统一、运行高效”的配置原则。本文对蒙西电网分布式光伏及配电网现状进行分析，找出分布式光伏安全配置存在的问题，提出合理的解决措施。规范了分布式光伏接入配电网的安全配置及技术指标，提高分布式光伏接入中低压配电网安全可靠运行水平，促进地区新能源发展。