中国电科院何国庆：高密度户用光伏并网影响及案例分析

2017年9月19日，中国首届户用光伏大会召开。大会受到了科技部、山东省政府等有关部门和领导的高度关注，吸引了来自全国各地近800位行业精英预约前来参会，人气爆满。国家电网中国电科院新能源研究所副主任何国庆出席并做主题演讲“高密度户用光伏并网影响及案例分析”。

以下为发言实录：

今天给大家分享的是高密度户用光伏并网影响及案例分析，前面的领导介绍了很多宏观的事情，我们作为科研工作者会提出一些具体的问题，我们作为科技工作者发现问题和提出问题，并不代表对这个行业的打压，恰恰相反，我们发现问题和解决问题是为了促进这个行业更好的发展。

所以，我们在后面会首先对发展的现状进行分析，主要分析一下户用光伏接多了以后对电网的电压带来什么问题，发现问题以后怎么解决这个事情，让户用光伏得到更好的发展，最后我们提出一些措施和相关的标准。

第一个，国家电网公司经营区域内的分布式光伏发展的情况，截止到今年的6月份累计并网容量是1585万千瓦，数量超过30万个。不管是从总量上还是增速来讲都非常大，在2016年底的统计数据，这个数据只有1100万，数量不到5万个。也就是说在一年半的时间里面，数量增加了将近500万，数量增加了20多万个，增加的部分肯定大部分都是户用光伏，2016、2017年户用光伏在中国得到了飞速的发展。分省区来看，浙江、江苏、山东排前三前，山东排第二，从切入电压等级、应用模式，介入电压等级分布式光伏在里面占的比重，在国内介入35千瓦及以下的光伏叫分布式光伏，接到35千伏，148万，1161万，730万千瓦，工商业用户和家庭用户，中低电压等级介入的分布式的光伏容量占主流。运营模式分布全部上网、余电上网和全部自用，装机容量分别为670万、976万和391万千瓦。接网投资，在国网公司2011年做的分布式电源的鼓励意见当中，国家电网公司为配套式电源，总投资达到了11.5亿，为分布式电源做出的贡献。

说完了前面的宏观问题，我们来说分布式光伏介入以后到底会出现什么样的问题，除了刚才讲的火灾等等问题，在技术上到底还有什么其他的问题。首先最关注的就是电压的问题，传统的配电网里面的电压都是首端和末端默默降低的，分布式光伏介入以后会使并网点的电压升高，在正常合理的范围之内的时候有一定的好处，能给电网解决一些低电压的问题，电能质量偏差过大的问题。介入容量过大了以后会使电压越上限，主要因素有哪些？光伏的强度，对光伏的切入便网点的电压有影响。

不同容量的光伏介入，不同符合背景情况下的切入，都会对并网点电压带来很大很显著的影响，线路长度不同的时候、多点切入、分散切入各种情况下影响都不一样。问题是什么呢？很多分布式光伏在接近的时候，就想问电网公司一件事情，配网里面到底能接多少分布式光伏，没有标准答案，说不出来，同样容量的分布式光伏，接在电网强的地方和弱的地方带来的问题都不一样。这个问题实际上是很难直接回答的一件事情。

在这样的情况下，分布式光伏介入到底有什么样的优缺点？光伏接近去运行、规划做得好就能够解决，缺点正好和优点倒过来，如果规划和运行没做好就会影响用户的因素，导致电费的罚款，严重的时候电压越线，烧毁家用电器。有很多接到末端的逆变器并不了网发不了电，就意味是逆变器的问题，导致电压升得更高，导致家里面的家用电器烧坏，出现了类似的案例。

这件事情怎么解决？三个途径，第一个是规划，规划首先做好，如果分布式光伏的规划没做好，控制手段很难做。规划用什么方法？举了一个案例，北京的某一个1100千瓦下面接不同的光伏，可以看见随着光伏装机能量的增加网损先增加后下降，容量继续增大以后整个网的网损反而上升，这是一个典型的微笑曲线。

这个就是全年8760个点，每一个小时做一个点，我们来做仿真，上面这张图是光伏切入之前的电压波动，后面是光伏切入之后电压的波动，电压都加大了，给电网带来了调压的难度。

可以看到光发电切入以后，增加了电压波动的幅度，增加了电压调压的难度，这是城市电网里面。这个问题相对比较好解决，可以用电压的调节能力可以解决这个问题。

第二个案例是宁夏，这个案例相对来说比较早，2011年的时候宁夏打算做户用光伏，接进去可能会有问题，找我们做了规划，这个规划是什么呢？四个村3800多户，平均负荷是15兆瓦，每一户接4个千瓦，这个设计很合理，光伏的装机容量和用电平均负荷类似，我们做了一个分析。一家一户装4千瓦，平均负荷四个千瓦，农村白天实际上没有负荷，光伏接进去以后功率基本上都是倒送，这个时候电压就会升高非常明显，最高的地方在中午的时候电压会超过1.1倍，甚至到1.17倍，严重越线。最高的到了1.18，如果到真正的末端，光伏真正的末端的地方电压会升高到1.7倍，220伏升高到380伏。

我们给他提了七种可能解决的措施，集中式补偿或者是分布式补偿，改变电网的结构，最后进行了比较。

最后，业主选择了5，改变系统的接入方案，这个方案带来的问题是什么呢？相当于重新建了一遍原来的配电网络，原来的电网重新建了一遍，光伏直接接入新建的网络里面，整个系统的投资就大幅度增加了。

第三个案例相对来说比较近一点，2015-2016年的事情，涞水，四个变台，100户，想装300千瓦，到底会有什么问题？这张图是农村100户详细的结构，我们把光伏接进去以后看出现的问题。第一个地方在哪儿呢？出现了过窄，蓝色的圆圈会出现电压过低。如果用改变整个电网接线的方式代价太高，我们提供了解决的办法，改造方案第一步，部分光伏加负荷改接线，蓝色的接边改进到电台的地方，改造量小很多，更接近与首端，电网更强的地方。改造的第二部分，就是把主干道线进扩得更大，现进太细，光伏仅仅之后线进不够。投资最少，而且能够满足电压偏差的需求，所以这是三个案例。

后面是我们提的一些技术，第一个是规划技术，我们用了一种长时间系列仿真的方式做的规划，把全年每小时的数据代到程序里面做仿真，这是最贴近真实的情况。光伏和负荷都是真实的数据来算的，光伏接近以后每一个小时电压的波动到底是什么样的，来做这个规划。

具体的目标包括网损最小，光伏最大，可以得出光伏最终的接受容量。

第二个方案就是控制技术，大家都知道光伏逆变器自身有很多无功电压的调节，为什么不能把这个问题解决呢？第二个技术是基于逆变器的无功电压控制的技术，可以不需要再假装SVC、电容器这种调节装置。电压的响应时间可以小于100毫秒，完全具备取代SVC、SVG的能力，节约了用户的投资，改善了电压的分布。

这个是现场实测的曲线图，基于逆变器的无功能够很好的跟踪系统电压的变化，解决光伏接入引起的电压波动的问题。

第三个实际上就是标准的问题，做了大量的研究之后发现的问题，标准是很好的出口。针对户用光伏我们出台了国家的标准，GBT33342-2016，去年刚刚发布的，户用分布式光伏发电并网接口技术规范，基本上是针对户用光伏作用的国家标准。这个标准在网上都能查得到，大家可以看一下。

说到标准的时候，这个标准我们也进行了很多的修改和完善，印象最深的就是GDW480，分布式电源接入电网的起标，里面有很多的限制，容量的25%，这些限制都进行了取消，分布式光伏的并网接纳能力这一块，是完全放开的。

最后是一个结语，分布式光伏穿透功率越大，挑战越大，高密度分布式光伏并网引起的优点与缺点是完全对应的。谢谢大家！

王进：这些限制就导致了项目没办法开展下去，这个问题有什么更好的解决办法吗？

何国庆：原来大家说分布式光伏的限制往往觉得是两个方面，一个是政策的限制，一个是技术的限制，政策限制是不让分布式并网，已经进行了去除，国网公司欢迎、鼓励、支持分布式电网的并网，有可能在某些具体地方的层面，一些县、市一级没有很好的执行，大家都可以呼吁，我们也会在各个层面呼吁解决这个问题，至少在总部的层面和省公司的层面，大家都已经放开了。另外在技术层面，刚才也讲到了一些问题，技术上并网引起的电压问题，我们在规划层面做好前期的在接入之前的规划，选择更好的电压等级，更好的并网点并网，后期运行的时候充分发挥逆变器的控制能力，通过这些方面能够很好的解决问题。

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