分布式發電產業的快速發展帶來大量的分布式電源接入配電網工程，選擇合適的接入方案是保證分布式電源可靠并網和安全運行的關鍵。通過對配電網網架現狀、分布式發電密度、當地負荷情況等的綜合分析，提出分布式電源接入配電網方案選擇的一般原則和方法，并針對典型應用場景做出具體案例，為設計人員選擇和制定分布式電源接入方案提供了有益參考。

0 引言

近年來由于資源與環境帶來的問題愈加突出，可再生能源技術得到了更多的關注與研究。根據國家能源發展規劃，將以“推動能源生產和利用方式變革，調整優化能源結構，構建安全、穩定、經濟、清潔的現代能源產業體系”為目標。同時政策導向與資金扶持進一步促進了分布式發電產業的興起，大量分布式電源接入系統工程正在不同程度地開展。在項目建設的各個環節中，接入方案的選擇與制定對分布式電源和配電網的安全運行影響重大。分布式電源接入必將對配電網產生不同程度的影響，如何適應分布式發電的特性，降低其不利影響，充分發揮其技術、經濟和環保優勢，滿足可持續發展的要求是當前研究的一大焦點。

我國幅員遼闊，自然與經濟狀況地區差異大，因此配電網的技術水平也存在較大差別，對分布式電源接入的適應性不同;同時不同地區分布式發電(新能源)規劃建設的規模和形式不同，設計中所面對的場景多變，給方案選擇帶來諸多影響因素。

為此國家電網公司開展了相關專題研究并發布了分布式電源接入工程的典型設計，以指導接入系統工程設計。但是在典型設計應用中存在諸多理解和把握的差異性，導致了方案選擇的困難。為了更好地實現分布式發電與配電網的協調發展，有必要對分布式電源接入配電網的方案選擇進行系統的分析與研究，確定針對不同場景接入方案制定的原則和方法，以指導分布式電源接入方案的合理選擇，保證配電網安全運行和分布式發電的充分消納。

1 分布式發電消納的影響因素

研究分布式發電接入方式的目的在于促進其安全消納，接入方案選擇也需要從分析影響分布式發電消納的因素入手。

1.1配電網現狀

由于經濟技術等多方面因素，配電網發展具有不平衡性，不同地區、城鄉之間均存在較大差異?，F在基于配電網現狀來分析影響分布式發電消納的因素，主要有網架結構、負荷特性等因素。

1.1.1網架結構與參數

網架結構與參數體現了配電網當前的供電能力，也直接影響分布式發電功率上送。在城市地區或經濟發達地區，負荷需求大，網架相對堅強，表現為中壓(10kV或20kV)配電站布點密集，配電臺區供電半徑短，線路線徑較大;同時網架成環，分段較多，具有轉供電能力，部分地區采用雙環網配置，運行方式更加靈活。上述條件使變壓器出口到用戶端的電壓損失較小，在負荷的峰谷時段均滿足電壓要求;當分布式電源接入后，即使部分時段功率返送也能夠保證電壓不越限、線路及變壓器等不過載，為分布式發電消納提供充分條件。

而在鄉鎮或偏遠的農村，由于負荷密度小，在規劃建設時即以相對經濟的標準配置網架設備，一般情況下配電站布點稀疏，配電臺區供電半徑較大，線路線徑較小;同時網架以輻射狀為主，分段較少，不具有轉供電能力，運行方式單一。上述條件使變壓器出口到用戶端的電壓損失變化較大，在負荷高峰時段即存在低電壓的風險;當分布式電源接入后，部分時段功率返送易導致末端電壓抬升越限，甚至使線路及變壓器滿載或過載，產生運行風險，極大地限制了分布式發電的接入容量。

1.1.2負荷分布與特性

負荷特性與地區經濟發展狀況及負荷類型相關，城市商業辦公區及高密度住宅區負荷需求較大，分布式電源接入后易就地消納，返送幾率小，而且分布式電源接入有助于緩解設備重載和電壓損失。工業園區負荷密度同樣較大，而且時變特性穩定，當分布式電源容量較小或發電特性易于預測時，較易分析判斷極端運行狀態并針對存在問題做出應對措施。而鄉鎮或偏遠的農村地區負荷分散，以居民負荷為主，分布式電源接入用戶后部分時段電力剩余，功率返送產生的電壓升高容易使末端電壓超過限制，危害用電設備安全，同時易導致線路、變壓器等過載。

1.2分布式電源接入情況

分布式電源的發展速度、類型等因素同樣影響著配電網對其消納能力，必須考慮這一因素以進行方案的選擇。

1.2.1接入規模與密度

在不同地區，分布式發電的開發水平和條件存在明顯差異，使其發電規模和密度也不盡相同，需要具體分析。城市地區土地資源緊張，環境影響壓力大，目前以發展建筑光伏、小型風電和小容量天然氣多聯供為主，規模和密度相對較小。鄉鎮或偏遠的農村地區空閑土地豐富，適合開發中小型光伏電站(幾十千瓦至幾兆瓦)、小型風電場(兆瓦級)、中小型資源綜合利用發電廠(兆瓦級)及戶用光伏發電(幾千瓦)等。同時受國家和地區政策影響，部分地區分布式電源具有較大開發規模，平均密度較大，如“光伏扶貧”工程。

1.2.2分布式電源類型

從目前分布式發電的發展形勢來看，裝機主要以光伏發電為主，占所有分布式發電的65%以上，資源綜合利用占比約30%，其他類型僅為5%左右。光伏發電在大時間尺度上有較強的規律性而在短時具有隨機性，隨著發電功率預測技術的進步，已經能夠對其發電進行預判。資源綜合利用發電采用同步發電機形式并網，控制方式和手段均比較完備，而且發電資源可以存儲，因此調度性好，可以適應電網的運行狀態，為安全消納創造條件。因此在接入設計中需要著重考慮發電具有隨機特性的電源，分析存在的極端運行方式。

1.3配電網智能化水平及規劃發展情況

隨著配電網相關技術和設備水平的發展，微電網技術、直流配電技術、主動配電網技術等不斷進步，動態無功補償、潮流控制、能量管理器等設備設施逐步推廣應用，在規劃設計、運行控制和運營方式等方面正全面提高配電網對多元化負荷和分布式電源的接納能力。

隨著配電網建設改造投資力度的加大，其薄弱環節正在逐步完善，在一次網架、設備設施、調度控制等方面逐漸獲得提升。這為分布式電源接入提供了先決條件，對分布式發電開發和接入的中長期規劃設計具有重要的參考價值，也是配電網與分布式發電協調發展的主要表現形式。

2 分布式電源接入方案選擇原則和方法

2.1接入方案選擇原則

2.1.1保證當前電網安全

分布式電源接入不應對原有配電網的運行和用戶正常用電帶來不良影響，因此選擇確定接入方案時應首先以保證當前本地區配電網的運行安全為依據。當接入容量或接入點的選擇導致配電設備過載、用戶端電壓超標時必須調整接入方案或調整接入容量。

2.1.2促進分布式電源就地消納

鼓勵分布式發電的核心目的是充分利用其發電來滿足當地負荷供電，以減少大規模輸變電帶來的電力損耗，同時大規模的功率返送對系統調度運行也將帶來影響，因此分布式電源接入方案選擇的第二原則為就地消納。在方案選擇時需要盡可能精確地測算發電與負荷的容量及時間特性，優先選擇使發電能夠在本配電臺區或上一級變電站供電區域內完全消納的方案。這一原則也體現為就近接入和靈活接入，在滿足電網安全和保證消納的基礎上，可以充分利用附近配電網設施以方便靈活的方式接入，以減少接入投資和建設改造的工程量。

2.2接入方案選擇方法

選擇確定分布式電源接入配電網方案是一個統籌分析發電與電網情況，互相協調、不斷適應的過程，可以參考以下主要步驟。

1)分析分布式電源發展規模與地域分布。如采用集中電站模式(10kV或20kV)接入，則初步確定電站規模和位置;如采用380V(220V)低壓接入，則根據發電分布和配電臺區地理劃分情況初步確定各臺區包含的分布式電源裝機容量。當不能確定分布式發電采用何種模式(中壓集中或低壓分散)接入時可以分別考慮不同方案類型。

2)分析分布式發電的消納方式和范圍，計算校核配電網的適應性。根據當地負荷分布、負荷特性和發電容量、發電特性分析接入臺區(變電站)可能產生的最大返送功率;當總發電能夠消納時還需要計算各段線路的潮流情況并分析電壓分布;如存在較大返送功率需要定量計算此時各線路的最高電壓和設備荷載情況。

3)根據實際存在的問題調整接入方案。當分布式電源接入線路末端使電壓不滿足要求時可將并網點盡量向上級配電出口靠近以降低線路電壓抬升;當設備容量不足時需要調整當前項目接入容量，分階段并網并盡快開展配電網擴容改造。

3 典型場景及接入案例

3.1鄉村光伏扶貧接入

在國家相關政策的支撐下，光伏扶貧作為提高貧困地區人民收入的一種重要手段正在積極規劃并開展實施，光伏扶貧工程具有接入規模大、發電功率密集、地區配電網相對薄弱等特點，同時當地負荷密度較小，使接入地區普遍存在功率返送的情況。針對這些特點并根據扶貧項目形式推薦采用以下接入方案。

3.1.1戶用光伏分散接入

在光伏扶貧地區，當每戶發電接入容量為2～3kW，剩余功率能夠通過原有線路返送至配電變壓器且電壓滿足要求時可以優先采用分散接入用戶供電線路的方案，具有較少的投資和改造工程量。由于存在發電功率返送情況，當接入點在戶表下方時需要將普通戶表改造為雙向記量表，當采用接入戶表前端時可以不改造戶表。典型的地理接線圖見圖1。

圖1 居民光伏分散接入地理接線圖

這種接入方案具有普遍適用性，同樣可以適用于城市地區，在多戶光伏發電小規模分散接入情況下采用。但是在工程設計中應注意光伏接入的三相平衡性，計算各相光伏接入容量，盡量保持容量三相均勻分布，保證用戶的電能質量。

3.1.2村級電站集中接入

當光伏項目利用空閑土地或采用分散接入不滿足電壓和設備載流能力要求時，需要對發電進行匯集，采取集中接入的方案。根據發電規模、地理分布和附近配電網設備設施(配電站室、線路等)的情況，接入方式可以采用專線接入配電站室和T接于線路。電壓等級可以根據規模選擇10kV(20kV)或380V接入，參考容量為400kW以下380V接入，2MW以上10kV(20kV)接入，是否可行還需要根據電壓計算與設備載流能力綜合判斷。典型的接入方案見圖2和圖3。其中圖2方案為光伏匯集并接入380V綜合配電箱(配電室、箱式變壓器等)，圖3方案為光伏升壓后采用短線路就近接入10kV配電架空線路。

圖2 光伏發電專線接入380V綜合配電箱

圖3 光伏發電T接入10kV線路

對于T接方案，由于T接處未配置開關設備，還應注意光伏發電接入后的故障定位與隔離，防止發電側短路導致整條線路停電。

3.2城市區域多分布式電源

城市地區配電網網架相對堅強，供電半徑短，電壓越限和設備過載問題很少，因此分布式電源接入方案應側重方便性與靈活性，滿足分布式發電就近接入、就地消納的原則。當多種分布式電源同時接入時需要考慮其發電時變特性與調控性，對于有微電網建設改造和孤島運行要求的用戶要充分考慮能源綜合利用和孤島運行方式的可行性。光伏與分布式多聯供發電接入用戶配電系統的典型方案見圖4。

圖4 分布式光伏與多聯供發電接入用戶配電網

此接入方案設計要對用戶與公共電網之間的開關設備配置完善的保護與自動化功能，如發電條件允許可考慮用戶孤島運行方式。

4 結語

通過對影響分布式電源接入方式的因素進行分析，以保證電網供電安全、電能質量和就地消納為原則，提出了分布式電源接入配電網方案選擇及制定的一般方法和步驟。針對分布式電源接入城市和鄉鎮(村)的典型場景推薦了適應分布式發電發展模式和配電網現狀的接入方案，為設計人員在實踐中靈活應用典型設計提供參考。

隨著配電網及分布式發電在技術、設備方面的進步和配電網規劃建設的大力開展，影響分布式電源接入的瓶頸將逐漸被突破，配電網接納分布式電源的能力必將明顯提高，微電網、虛擬發電廠等將成為分布式電源接入的主要載體。

作者簡介：

金強，博士，工程師，主要從事配電網系統設計、工程經濟性評價、繼電保護、分布式發電、微電網技術研究等工作。

史梓男，碩士，高級工程師，主要從事電網規劃設計、新能源并網技術、電網經濟性評價等工作。

馬唯婧，碩士，工程師，主要從事配電網工程設計、項目管理評價、分布式發電、微電網研究等工作。

貢曉旭，碩士，工程師，主要從事配電網工程設計、配電網標準化、經濟性評價、微電網工程研究等工作。

楊露露，碩士，高級工程師，主要從事電網規劃運行、配電網管理評價、新能源發電技術、負荷分析預測等工作。