浅析600MW超临界煤电机组与分布式光伏系统耦合发电技术论文_黄志彬1,梁增英2

（1.广东河源电厂 广东河源 517000；2.深圳市能源环保有限公司 广东深圳 518000）

摘要：本文以广东河源电厂2MW分布式光伏供电示范项目为背景,进行600MW超超临界煤电机组与分布式光伏系统耦合发电应用技术分析；通过设计光伏供电并网保护系统和监控系统,完成光伏供电监控系统与煤电机组监控系统的集成,确保光伏供电系统并网可靠性。

1前言

光伏太阳能发电,具有随机性强、出力不稳定、调峰调频能力差、不能大规模储存的特性。分布式光伏系统采用用户侧并网方式,自建自发自用,系统整体平衡调节,无弃光问题,电量得到充分利用;不存在远距离送电,不用配套新建输变电设施。近年来,国内外专家对分布式光伏系统展开了大量理论研究。根据分布式光伏并网逆变器的电路拓扑和控制策略,仿真分析并网逆变器在配电网发生短路故障以及逆变器自身故障时输出电流的变化特性;研究了光伏发电系统的并网逆变器结构及其控制策略;研究了多台光伏逆变器的并联控制。上述研究为分布式光伏发电系统的应用提供了理论依据。

广东河源电厂拥有2台600MW机组，厂区内有一定的屋顶和空地，建设了屋面与地面结合的分布式光伏系统。

2 煤电机组与分布式光伏耦合发电系统

河源电厂2MW分布式光伏供电示范项目太阳能光伏组件阵列安装总功率为2MWp；共安装104台组串式并网逆变器，，设计为4个并网接入点，接入机组公用400V厂用电系统,接入点为计量点；不新建配电室，利用现有配电室增加并网配电柜。2 MWp光伏供电系统由4个区域光伏发电单元组成(循环水区域、化水变二区域、输煤变单元)。耦合系统原理如图1所示（以化学水变B区域为例）。

图1 化学水B变区域光伏组件并网耦合示意图

3 监控系统

光伏发电的监控采用全计算机监控方式。计算机监控系统拟采用分层分布式网络结构,分为现场层和站控层;现场层采用光纤以太环型网络通讯,站控层采用星型光纤以太网络通讯,层间通过光纤以太网连接。就地层主要包括逆变器、测控单元,监控直流输出电压、电流和功率,逆变器进出侧电压、电流功率、并网频率等。站控层设备主要由监控主机、系统服务器、对时系统、通讯管理装置、通讯网关组成,能对现场所有设备进行管理。

4 光伏发电对拟接入电力系统的影响

4.1 接入系统谐波分量控制

太阳能光伏发电系统通过光伏组件将太阳能转化为直流电能，再通过并网型逆变器将直流电能转化为与电网同频率、同相位的正弦波电流，在将直流电能经逆变转换为交流电能的过程中，会产生谐波。并网发电后，将在发电段进行谐波检测，根据检测结果进行针对性治理，主要依靠并网逆变器来保证。

4.2 接入系统无功平衡控制

根据《光伏发电站设计规范》(GB50797-2012)规定，光伏发电站项目的功率因数应能够在0.98（超前）～0.98（滞后）范围内连续可调。光伏发电站的无功功率补偿电源包括光伏并网逆变器和光伏发电站无功补偿装置。本项目采用的并网逆变器具有无功功率调节功能，功率因数超前0.9至滞后0.9范围可调；满足规范要求，因此在并网点0.4kV母线上不需要设置无功功率补偿装置。

4.3 短路电流

逆变器通过触发相位的控制来实现快速和多种方式的调节，当被并网的交流系统短路故障，控制系统瞬间关断逆变器的输出，即光伏发电系统不会向交流短路点提供短路电流。因此，相关交流电气设备短路电流方面的校核可不考虑光伏发电系统并网的影响。

4.4 逆变器并网保护功能

作为并入电网的发电设备，本项目逆变器提供了先进的并网控制技术，保证并网运行对电网无冲击、无扰动；提供了全面的保护技术，保证接入电力系统系统的安全运行，各功能均符GB/Z19964-2005 光伏发电站接入电力系统技术规定。

5 光伏系统计量核算效益分析

5.1 容量核算分析

由于本电站全部为0.4kV并网，无需与电力调度部门传输化信息；关口计量点设在每个并网点，电表计量信息由电力部门专网信息通道传输。上网双向计量表采用三相三线电子式多功能表，实现三相视在电能、有功（双向）电能、无功（四象限）电能计量。

本项目计量点设置如下：循环水泵房PCA段0.4KV并网点、输煤PCB段0.4KV并网点、化水PCA段0.4KV并网点、化水PCB段0.4KV并网点。并网点变压器容量和为止如下表5-1：

表5-1 并网点变压器容量和位置表

各接入点的装变用电容量和光伏接入容量明细表如下表5-2

表5-2 并网点光伏月发电量与母线月用电量统计表

由上表分析可见，光伏发电的容量不大于配电站装变容量。

5.2 效益分析

在厂区屋面或空闲区域建设2MWp光伏电站,并入400V厂用电,提供备用电源,供电可靠性提升。目前每年的发电量约200万kwh，发出的电进入厂用电系统，额外直接补贴为0.42元/kwh，每年的直接经济效益84万；光伏系统接入600MW燃煤机组厂用电系统后,光伏系统年发电量占年厂用电量的0.46%（厂用电约48000万度）。

6 结语

将分布式太阳能光伏清洁能源与传统煤电,提高了发电效率,节能减排效益突出。由于采用用户侧并网,自建自发自用,弥补了光伏电站并网及送出难问题。燃煤电厂发展太阳能项目,由原运维人员进行维护,无人力成本增加。传统能源与新能源耦合发电实践,对国内火力发电企业具有推广效益,对促进光伏产业规模化发展,推进能源多元清洁发展具有重要意义。

论文作者:黄志彬1,梁增英2

论文发表刊物:《电力设备》2018年第21期

论文发表时间:2018/12/12

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