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关键词:光伏发电、电网;分布式;安全管理;研究
1.现状分析
1.1背景
随着社会经济的快速发展,各行各业对电力能源的需求量不断增加,光伏发电作为现代电网工程建设过程中的先进技术,其作用不可小觑。在当前的形势下,如何在分布式光伏电站接入配电网后实现节能减排的同时解决好电网安全运行问题,是本文研究的重点。通过研究分布式光伏电站接入配电网对电网安全风险管理产生的影响,正确认识电网安全运行面临的形势和风险,从而采取有效的措施,建立安全风险管理体系,确保安全生产。
1.2安全管理的现状
1.2.1外部环境分析
就配电网而言,其主要是以配电系统以及用户端未接入电源为前提条件,设计并运行管理的。配电系统运行过程中,如果接入大量的电源(分布式),则必然会对网络潮流方向、大小等产生影响,而且还会影响电气元件以及用户端电压。对于分布式电站设备而言,其具有安全可靠、容量适中以及可调度和位置布设恰当等特点,更重要的是其可严格按照规范和要求运行操作。然而,实践中分布式发电站多由居民投建,无法有效确保满足实际需求,甚至带来一些不利影响。比如,轻则可能会造成电压出现闪动现象,重则可能会导致主要设备和装置出现故障问题,甚至与电网相互脱离,危及人身及其财产安全。
1.2.2内部环境分析
截止7月底公司共受理分布式电站并网申请477户,合计容量23068千瓦,其中完成并网发电317户,合计容量22588千瓦,预计年发电量?800万千瓦时,上网电量500万千瓦时,对配电网造成的影响还不是很明显。但随着分布式电站的不断推广,该类型的并网发电量将不断上升,必将对仪征地区的配电网安全运行带来影响。
2.存在的主要问题
在电网中接入分布式电源以后,就会增加电源点,而这主要是由用户的客观需求提出的,企业以及普通家庭用户比较分散。然而,分布式光伏发电技术应用以后,将从根本上改变传统的电力电网系统结构以及运行模式,并且促使配电网从垂直辐射式转变成现在的多电源水平式,这有利于提高网络运行效率。近年来,分布式光伏发电在配网中的应用数量以及容量大幅度增加,必然会对配电网运行、安全检查工作带来压力。
3.原因分析
3.1对电压的影响
光伏发电的接入点与容量,随着馈线电压分布变化而变化。当分布式电源应用在配电网上以后,会导致馈线电压传输功率明显减小,而且馈线上的负荷节点电压也会被抬高,甚至偏离正常数值。从这一层面来讲,如何制定科学合理的接入点,成为分布式发电站接入电网过程中所需考虑的设计因素。
3.2对电能质量的影响
对于光伏发电系统而言,基于逆变器的应用将太阳能电池产生的直流,有效的转换为交流,然后供负荷利用;其中,包含了很多的电力设备以及电子元件,这在很大程度上会影响整个电网系统的电能质量。除了谐波,还包括电压偏差,电压波动、电压不平衡和直流分量等方面,对工业生产和办公有着巨大的影响。
3.3产生孤岛效应
光伏发电系统中,孤岛效应是并入公共电网中的相关发电设备,在断电时依然能够向配电网输送电能。因此,实践中应当对其进行严格的监控,否则将可能会严重威胁工作人员的安全。然而,对于380V电压等级而言,其中没有配备对应的防孤岛安全装置,只是采用了逆变器而己。虽然所有的逆变器都要求具备过流保护与短路保护、孤岛检测,在异常时自动脱离系统功能。另外目前实际操作中为了降低安装成本,并网断路器基本上以断路器的形式为主,而不是安装易于操作、可闭锁、具有明显断开点的开断设备,配带接地功能的开关。当逆变器进行反孤岛保护时,如何采用有效的监管方式和方法来确保工作人员的人身安全,成为一个亟需解决的问题。
3.4对继电保护的影响
配电线路的保护配置一般采用三段式电流保护,当分布式光伏电源接入配电网后,故障的判断和处理的难度增加,影响配电网供电可靠性。当配电线路发生故障问题,且光伏电源没有解列,则此时故障电流由光伏电站供给,这可能会导致故障点电弧不断燃烧,难以消除瞬时故障。
4.采取的对策
4.1运行风险安全管控
根据国内现行的相关法律法规、标准技术规范以及关于分布式光伏发电并网管理的相关意见和国家电网办通知,同时根据《分布式光伏发电接入配电网相关技术规定》、《分布式发电接入电网技术规定(Q/GDW 480-2010)》、《国家电网公司光伏电站接入电网技术规定(Q/GDW 617-2011)》。对照上述技术规范,对380V分布式光伏电源接入配电网的要求进行了梳理。
4.1.1技术规范管控
(1)电能质量控制
接入点的电能质量应符合国家标准,满足公司各项电能质量指标要求。
(2)220V线路保护
对于并网点断路器而言,一定要有短路瞬时以及长延时保护作用,而且应当具有分励脱扣以及欠压脱扣等具体功能。实践中,配电网线路出现短路故障问题时,220V线路保护就会快速动作,并且瞬时跳开,从而确保在全线故障问题发生时及时切断故障。
(3)防孤岛检测及安全自动装置
要求应采用具备防孤岛能力的单相逆变器,且还应具有低电压闭锁、检有压自动并网共功能。
4.1.2审查验收管控
(1)严格项目审查
在项目审查环节,要综合考虑并网效能,严格并网点总装机容量、接入的电压等级,制定接入系统方案,保证电源并入配网后能有效输送电力,确保高、低压配网的安全稳定运行。
(2)严格验收调试
营销、配电、用检相关专业人员共同完成并网验收调试及送电工作。在验收中必须关注设备是否正规厂家出品,安装是否符合规范要求,从而杜绝劣质的、带安全隐患的设备并入配网。设备调试完成后必须进行反孤岛试验,确保电网侧失电后用户并网开关可以可靠动作,确保分布式电源可靠脱网。
4.1.3配网设备风险管控
第一,配备负控设施。在线路检修过程中,如果分布式光伏电源所具备的防孤岛保护设施失效,则可实现对分布式光伏并网点开关进行远程管控。第二,合理安装进线开关(PT)。当配网在失压状态时,分布式光伏并网配置失压跳闸、检有压合闸功能有效。
4.2生产安全风险管控
随着分布式电源的日益普及,赋予了配网日常运维工作诸多全新的内容,配网安全管理也必须与时俱进,才能与之相适应。
4.2.1加强安全教育及专业培训
在新能源及智能配电网状态下,加强安全教育培训,促进员工安全理念的更新,认真学习新的业务、掌握新的技能,提升全员技能水平和安全意识,变“要我安全”为“我要安全”。
对于分布式电源而言,将其并用在中、低压配电网以后,从根本上改变了传统配网系统的单向潮流模式,各个电源点就像一颗颗地雷,随时可能威胁到配网设备和运维人员的安全,这就要求每一位专业人员对电源分布和接入情况了如指掌。因此,加强对配网运维人员的专业培训教育是一切工作的重中之重。而员工必须通过学习和实践,熟悉相关的国家标准、行业标准和企业标准,遵循各项安全规章制度,不嗵岣咭滴袼刂屎图寄埽强化应急处置能力,实现业务技能、安全技能专业化,进而成为一名优秀的供电人。
4.2.2加强配网资料维护管理
分布式电源的发展进程,对配网基础资料的准确性提出了更高的要求,要做好配网安全管理,必须抓好基础资料的管理工作。针对每一处分布式电源接入点,要求在配网资料中有准确的体现,使配网资料与实际情况相符,与配网发展保持一致。
4.2.3制订相关配电网检修管理规定
分布式光伏电源并网孤岛运行,在很大程度上回对检修安全产生较大的影响,实践中应当加强电网运行安全检修与管理,并在此基础上制定和执行管理制度,及时修订检修规程,并且加大对光伏发电、接配电网系统的运行安全监管。同时,还要建立相关的制度,细化工作流程,并且严格按照《安规》加强安全管理,以免在配电网以及线路检修时分电网送电对人的身体健康和安全产生危害。
5.结论与展望
1.碳排放下降。单位地区生产总值二氧化碳排放同比下降3.7%以上,二氧化碳排放总量上升率控制在6%以内。
2.非化石能源占比。非化石能源占一次能源消费比重4%左右。
3.节能降耗。单位GDP能耗下降3.5%,完成省下达的节能降耗约束性指标。
4.主要污染物减排。二氧化硫、氮氧化物、化学需氧量、氨氮4项污染物排放削减率达到0.1%以上,超额完成省下达的目标任务。
5.新兴产业发展水平。新兴产业销售占规模工业销售比重达到46%以上。
6.服务业发展水平。服务业增加值占地区生产总值比重达到46%。
7.公共交通服务水平。城市居民公共交通出行分担率达23.5%。
8.绿化水平。林木覆盖率达到25%以上,城镇绿化覆盖率达到36.5%。
9.空气质量。空气质量达到二级标准的天数比例达到66%,PM2.5浓度下降率达到3%以上。
10.水环境质量。地表水断面水质好于Ⅲ类的比例达到70%以上。
11.绿色建筑。城镇新建建筑全面执行绿色建筑标准。
二、主要工作
1.实施优化空间布局行动
一是贯彻落实主体功能区制度。编制《市域城镇体系规划》,优化城镇布局结构;编制《中心城区多规合一规划》,推进经济社会发展规划、城乡规划、土地利用规划等“多规合一”;推进国家高新区建设,建成“科技创新一条街”;建设生态工业园区,高新区获得省级生态工业园命名,经济技术开发区、丹徒经济开发区通过省级生态工业园技术考核;广泛开展国际合作,按照“三基地、三中心”的定位,推进中瑞生态产业园建设;严格按照《市低碳高校园区建设规划导则》、《市低碳高校园区建设实施细则》要求,加快推进低碳高校园区建设;推进官塘APEC 低碳示范城镇建设,达成中欧友好城市结对并推进项目合作。二是推进产业集中集聚集约发展。推进20家先进制造业产业集聚区建设,应税销售收入增长15%,占比提高2个百分点;推进 30家市级现代服务业集聚区建设,应税营业收入增长15%,占比提高2个百分点;推进30家现代农业产业园区建设,产值增长12%,占比提高2个百分点,句容创建成为国家现代农业示范区;狠抓“三集”园区配套和主导产业发展,抓成15个总投资30亿元以上先进制造业项目和20个总投资20亿元以上现代服务业项目,产业集中度达60%以上。
2. 实施发展低碳产业行动
一是大力发展低碳型战略性新兴产业。重点发展高端装备制造、新材料、航空航天、新能源、新一代信息技术、生物技术和新医药等六大低碳型战略性新兴产业,全市战略性新兴产业销售同比增长15%以上。二是加快发展现代服务业。实现旅游综合收入620亿元,启动西津渡5A级景区创建,建成30个省级以上休闲农业示范点;现代物流业完成增加值238亿元,增长12%;文化产业新增投资100亿元,实现营业收入550亿元,实现增加值180亿元,增加值占GDP比重达5.3%。三是加快传统产业升级改造。深入开展信息化和工业化“两化融合”示范试点,力争工业企业应用信息技术开展设计、生产、管理的比例达到90%,应用电子商务的企业比例达到60%;组织实施燃煤锅炉改造、余热余压利用等节能改造工程30个以上,实现节能量10万吨标准煤以上;完成市区、丹阳市、句容市、扬中市城市高污染燃料禁燃区建设,覆盖城市建成区面积80%以上。四是淘汰落后产能、化解过剩产能。淘汰38家企业落后产能,启动新一轮化工企业专项整治,关闭化工企业26家以上;开展铅蓄电池、电镀企业整治工作,对市内6家蓄电池企业集中整治,推进电镀集中区建设。
3.实施构建低碳生产模式行动
一是加大清洁生产力度。重点围绕大气污染防治,推进钢铁、水泥、化工、石化、有色金属等重点行业企业重点开展清洁生产审核,完成20家以上强制性清洁生产审核以及20家以上自愿性清洁生产审核;推进农业清洁生产,开展农业面源污染治理,全市80%以上大中型规模养殖场达到生态健康养殖标准,规模畜禽场粪便无害化处理与资源化利用率达到90%以上。二是加快园区循环化改造。完成经济技术开发区国家园区级循环化改造示范试点建设任务;完成丹阳、句容、丹徒经济开发区省级园区循环化改造示范试点建设任务;开展第四批市级循环经济示范企业(园区)创建工作。三是加快节能减排重点项目建设。开展“万家企业节能低碳行动”,重点推进能源管理体系建设,确保年节能10万吨标煤以上;实施全市电机能效提升计划,淘汰2003年前生产的Y系列在用低效电机;开工建设征润州污水处理厂改扩建工程,完成东区污水处理厂建设工程,结合道路建设,完成污水管道建设10公里;推进市建筑废弃物资源化利用项目建设,力争年内开工建设;加强能效信贷对节能减排项目的支持。四是严格项目准入门槛。严格实施主体功能区制度产业准入管理和环境准入管理暂行办法;加强固定资产投资项目节能评估审查和竣工项目节能监察工作,严格控制化工、建材、钢铁、冶金、电力等高碳行业产能增长;大力实施固定资产投资项目碳排放影响评估制度。五是严格能耗预警和惩罚机制。建立能源消耗和碳排放总量控制和预警机制,对单位产品(工序)能耗超限额和仍在使用国家明令淘汰设备的企业,实施惩罚性电价或淘汰类差别电价。
4.实施碳汇建设行动
一是加强环境综合整治。开展谏壁片区、西南片区等生态环境综合整治,推进绿色廊道建设;实施市区“一湖九河”水环境综合整治工程,建立完善的城市水环境综合治理工作体系,引水活水系统投入运行,城市水系基本沟通;完成国家级废弃矿山地质环境治理示范工程二期主体工程。二是加强碳汇林建设。新增植树造林面积1.5万亩以上;对全市50公里国省干线公路两侧20米范围进行绿化整治。三是加强城镇绿化整治力度。对全市235座山体推进矿山企业关闭和宕口复绿,对主城区尚未改造的14座山体分批实施改造修复。四是保护生态功能区。加强对自然保护区、森林公园和重要山体等生态功能区保护;积极开展湿地恢复与保护工作,完成1000亩赤山湖湿地恢复项目建设,自然湿地保护率达到43%;加强饮用水源地保护,确保饮用水源地水质达标率100%,完成全市3个集中式饮用水源地的达标建设。
5.实施低碳建筑行动
一是高标准规划建设。新建建筑节能标准执行率达到100%,实施建筑节能65%的设计标准。二是实施建筑节能改造和监测。加快建筑节能改造,完成既有居住建筑8万平方米和公共建筑35万平方米节能改造;推进可再生能源建筑规模化应用,完成可再生能源应用建筑面积180万平方米;开展建筑节能能效测评工作,完成能效测评项目20项。三是推进绿色建筑示范。中心城区新建建筑成品房比例达到60%以上;重点推进新区、润州官塘片区、南徐新城、大学城以及省级以上绿色建筑示范区执行绿色建筑标准,完成绿色建筑110万平方米;推动建筑工业化和住宅全装修,完成模块建筑5万平方米。四是推进绿色施工。全市绿色施工技术应用覆盖达50%以上,全市大中型工程10%以上达到绿色施工工程标准,省级示范区50%以上的工程达到绿色施工工程标准。
6.实施低碳能源行动
一是加快推广天然气、水能等清洁能源利用。加大燃气、污水处理等管网向乡村延伸的力度,铺设天然气管道70000米;完成污水处理管网铺设14000米;加快句容抽水蓄能电站项目建设,完成项目前期工作,力争开工建设。二是推广运用新能源。实施“金屋顶”计划,推进全市工业厂房屋顶建设分布式光伏电站,全市工业厂房屋顶分布式光伏电站装机容量达到150MWp;推进丹徒氢能源产业园建设,完成2.2万平米标准厂房建设,建成丹徒氢能源产业园新展示平台;加快餐厨废弃物及生活污泥协同处理项目建设,完成项目前期工作并开工建设。加快垃圾焚烧发电厂一期扩建项目建设,完成竣工投运;重点实施秸秆机械化还田,积极推进秸秆能源化、基料化、工业化、饲料化、肥料化等“五化”利用工程,实现秸秆综合利用率达到93%。三是推进绿色照明。道路照明改造试点推广使用LED路灯500套以上。在机关、企业、学校、医院、商场、宾馆、社区、家庭等,大力推广运用LED节能灯等节能产品。
7.实施低碳交通行动
一是开展低碳交通城市建设。全面推进全国低碳交通运输体系试点城市建设,建设国家绿色循环低碳交通运输综合展馆。二是实施“公交优先”战略。争创“省级公交优先示范城市”;继续实行公交扶持政策,15公里内乘坐0.5元;农村公路升级改造280公里、农桥改造30座,镇村公交开通率达100%。三是加快交通工具低碳化。投放清洁能源公交车100辆、清洁能源长途客车40辆;加强停车场(点)管理工作,新增500-1000个道路临停泊位;完成公共智能停车信息化管理系统三期项目;推进全市重型车辆、船舶使用液化天然气;加快老旧机动车淘汰报废工作,淘汰4585辆老旧机动车。四是推进低碳示范道路建设。加快新区至丹阳高速公路低碳高速公路示范项目、312国道城区改线段低碳国省干线公路示范项目和官塘低碳新城低碳城市道路示范项目建设。五是实施低碳水运工程。实施苏南运河段“四改三”工程,基本完成全长42.571公里的航道建设;加快低碳港建设,港口生产单位吞吐量综合能耗下降1%以上。
8.实施低碳能力建设行动
一是加快平台建设。加快企业碳直报平台建设,力争上半年具备企业碳直报功能;对年耗能5000吨标煤或碳排放13000吨当量以上的企业实行碳直报和碳盘查,编制全市及辖市、区碳排放清单;建设环保监测中心、数据中心和应急中心为一体的环境数据中心平台,完善污染源监管业务平台系统,建立环境信息的交换中心和三维环境信息应用平台;推进重点碳排放企业能源计量器具检测,加快能源低碳计量检测技术服务平台、能源低碳计量技术研究平台、能源低碳计量技术人才培训与交流平台、能源低碳认证咨询服务平台建设。二是培育引进碳管理第三方机构。全年培育和引进3家以上具备碳盘查能力的第三方机构。三是加强探索研究。深化碳峰值研究,继续加强碳峰值及其实现路径研究探索,建立健全碳峰值倒逼机制;探索建立碳排放统计方法制度,印发、实施碳排放综合统计报表制度。四是实行公共机构重点用能单位管理制度。开展机关能源消耗定额工作试点,实行节奖超罚。定期开展机关办公建筑能源审计和节能诊断,完成10幢公共建筑能源审计。提高政府机关使用循环产品、可再生产品及节能、节水、无污染产品的比重,政府绿色采购比例达到60%以上。五是落实主体功能区生态补偿机制。设立生态补偿专项资金,建立主体功能区生态补偿资金管理暂行办法,全面落实主体功能区制度财政支持各项政策。制定市域生态红线保护规划及保护管理方案,对不同主体功能区排污权有偿使用和交易实行梯度价格。六是加强低碳培训。对全市年耗能5000吨标煤或年碳排放13000万吨以上的企业负责人及相关技术人员开展低碳培训;开展低碳经济课程科目继续教育网络培训,培养1000名低碳人才;将低碳发展理念纳入党政干部培训课程,党政干部参加培训的比例达到80%以上。