光伏發(fā)電接入智能配電網(wǎng)后的系統(tǒng)問題綜述

摘要：隨著科技的進(jìn)步，我國(guó)居民生活水平的逐步提高，人們?cè)谑褂秒娔軙r(shí)更加注重節(jié)能環(huán)保。光伏發(fā)電就是這樣一個(gè)節(jié)約型的能源供電方式，但是在實(shí)際應(yīng)用過程中還會(huì)出現(xiàn)諸多的問題，影響電力系統(tǒng)的正常供電。文章對(duì)光伏發(fā)電接入智能配電網(wǎng)后出現(xiàn)的系統(tǒng)問題進(jìn)行論述，進(jìn)而討論如何解決光伏發(fā)電并網(wǎng)帶來的影響，旨在為創(chuàng)造綠色節(jié)能的供電模式做出貢獻(xiàn)。

關(guān)鍵詞：節(jié)能環(huán)保；光伏發(fā)電；智能配電網(wǎng)；系統(tǒng)問題；供電模式

中圖分類號(hào)：TM615 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2014）30-0122-02

眾所周知，光伏發(fā)電的實(shí)質(zhì)是一種間歇性的電源，在接入智能電網(wǎng)后，會(huì)影響整個(gè)配電網(wǎng)的系統(tǒng)，對(duì)其正常的運(yùn)作造成諸多的不良后果。目前，分布式電源與智能電網(wǎng)進(jìn)行合并是國(guó)際電力行業(yè)研究的重點(diǎn)，如何將光伏發(fā)電接入智能配電網(wǎng)并保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行是電力工作人員一直關(guān)注的焦點(diǎn)。國(guó)家電網(wǎng)是我國(guó)的重點(diǎn)支柱型產(chǎn)業(yè)，根據(jù)我國(guó)現(xiàn)階段的國(guó)情和人們的實(shí)際需要，制定了智能配電相關(guān)發(fā)展目標(biāo)和具體的解決方案，從而加快我國(guó)電力產(chǎn)業(yè)的發(fā)展步伐。

1 我國(guó)光伏發(fā)電的現(xiàn)狀

早在1960年，我國(guó)就開展了對(duì)光伏器具的研究，并且成功地在20世紀(jì)70年代創(chuàng)造出我國(guó)第一個(gè)光伏發(fā)電源。在80年代中期，能源方面的專家將美國(guó)的單硅太陽(yáng)能電池和非晶體硅太陽(yáng)能電池引入中國(guó)，經(jīng)歷了長(zhǎng)期的研究和發(fā)展，我國(guó)的光伏發(fā)電已經(jīng)進(jìn)入了高速發(fā)展時(shí)代，諸多扶持政策也給予光伏產(chǎn)業(yè)較大的支持和保障。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，自1997年以后我國(guó)相繼建設(shè)7座光伏發(fā)電站，其中令國(guó)人驕傲的是1998年在新疆建成的1000kW光伏發(fā)電站，成為了世界上發(fā)電效率最高的光伏發(fā)電站，這項(xiàng)成就將我國(guó)的光伏發(fā)電事業(yè)推向了新的高度，成為了光伏發(fā)電歷史的里程碑。2010年在寧夏太陽(yáng)山舉行的三大光伏并網(wǎng)發(fā)電儀式，對(duì)荒漠地區(qū)光伏發(fā)電的推廣起到了很好的示范作用，對(duì)中國(guó)的新能源領(lǐng)域的開展具有重要的意義。在世界矚目的2010年上海世博會(huì)上，世博會(huì)的主題項(xiàng)目-中國(guó)館和主題館的光伏發(fā)電系統(tǒng)取得了巨大的成功，完美地展現(xiàn)綠色清潔電力的魅力。我國(guó)地域?qū)拸V、幅員遼闊，國(guó)土光照十分充沛，全年的輻射總量居世界前列，并且光照資源分配得較為平均，這些得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)決定光伏發(fā)電有著廣闊前景。對(duì)于占據(jù)能源主導(dǎo)的煤炭，其消耗量大，并且在使用的過程中會(huì)帶來諸多的污染，會(huì)對(duì)環(huán)境造成一定的影響。所以，要將環(huán)境和能源齊頭并進(jìn)，既要金山銀山，又要綠水青山，我國(guó)政府目前已經(jīng)著手開展可再生能源的技術(shù)的推廣。

2 光伏發(fā)電合并網(wǎng)后對(duì)系統(tǒng)的影響

2.1 對(duì)電壓質(zhì)量的影響

光伏并網(wǎng)后會(huì)對(duì)配電網(wǎng)和輸電網(wǎng)的電壓控制和輸送質(zhì)量有一些影響，由于光伏并網(wǎng)系統(tǒng)容易受到日光照射的影響，發(fā)送的電量會(huì)發(fā)生不規(guī)則的變化，但配電網(wǎng)一般很少采用除了投切電容抗壓器以外的調(diào)節(jié)設(shè)備進(jìn)行運(yùn)行，一旦發(fā)生大量的電流占據(jù)事件，很容易使配電線路上的電流產(chǎn)生極大的波動(dòng)，從而加大了電壓控制的難度，直接導(dǎo)致因電壓不能及時(shí)調(diào)節(jié)而引起的電壓超標(biāo)現(xiàn)象。光伏并網(wǎng)系統(tǒng)電壓的影響因素是由光伏并電系統(tǒng)的安裝位置、容量等組成的。光伏并網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)電的電源減少或者突然缺失時(shí)，如果這部分的電壓由當(dāng)?shù)氐呐潆娋W(wǎng)供應(yīng)，會(huì)直接影響整個(gè)配電網(wǎng)的電壓突然下降，對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)造成嚴(yán)重的破壞。

2.2 產(chǎn)生諧波污染

光伏發(fā)電接入智能配電網(wǎng)后系統(tǒng)的直流經(jīng)過逆變轉(zhuǎn)化為交流電的過程，會(huì)產(chǎn)生諧波，對(duì)此時(shí)的電網(wǎng)造成諧波污染。電網(wǎng)內(nèi)的光伏并電網(wǎng)系統(tǒng)有時(shí)會(huì)出現(xiàn)超負(fù)荷的現(xiàn)象，這就要加強(qiáng)濾波器的設(shè)計(jì)，保證將直流轉(zhuǎn)變成交流電時(shí)所產(chǎn)生的諧波對(duì)電網(wǎng)造成的污染在一個(gè)可控的范圍內(nèi)。目前，光伏發(fā)電接入智能配電網(wǎng)后發(fā)的電量占電網(wǎng)總量的比值有所上升，所以相關(guān)部門必須加大對(duì)諧波污染的重視程度，加強(qiáng)對(duì)諧波的管理措施，一旦管理不當(dāng)，使各個(gè)諧波源的能量相互疊加，極有可能達(dá)到電能質(zhì)量不可接受的諧波量，如果當(dāng)供電系統(tǒng)內(nèi)出現(xiàn)多個(gè)諧波源時(shí)，可能會(huì)激發(fā)并電系統(tǒng)內(nèi)其他的諧振，導(dǎo)致嚴(yán)重的后果。

2.3 引起系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和潮流的改變

光伏發(fā)電接入智能配電網(wǎng)后，會(huì)改變電網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)部的負(fù)荷量，電流會(huì)出現(xiàn)分布不均勻的現(xiàn)象，另外在并網(wǎng)之后電網(wǎng)整體的結(jié)構(gòu)也發(fā)生了相應(yīng)的改變，會(huì)直接導(dǎo)致無法正常的供電，影響人們的生活和工作，會(huì)造成嚴(yán)重的后果，阻礙電力產(chǎn)業(yè)的長(zhǎng)久發(fā)展。此外，光伏發(fā)電接入智能配電網(wǎng)后，整個(gè)供電系統(tǒng)的電流會(huì)出現(xiàn)不規(guī)則的交替、轉(zhuǎn)化的情況，會(huì)影響整個(gè)供電系統(tǒng)潮流變化的隨機(jī)性，從而影響了整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)潮流工作的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。目前，我國(guó)電力研究人員正在加大力度研究切實(shí)可行的辦法，來解決潮流變化的問題。研究人員從多個(gè)角度考慮，希望可以建設(shè)一個(gè)穩(wěn)定的電網(wǎng)系統(tǒng)或者發(fā)揮潮流的優(yōu)勢(shì)，建造一個(gè)配電潮流系統(tǒng)，有效地利用潮流為電力的輸送做出貢獻(xiàn)。

3 如何解決光伏發(fā)電合并網(wǎng)后帶來的問題

3.1 優(yōu)化調(diào)度和協(xié)調(diào)運(yùn)行

光伏發(fā)電接入智能配電網(wǎng)后會(huì)對(duì)原來的電網(wǎng)系統(tǒng)造成沖擊，所以要對(duì)并網(wǎng)后的系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)度和協(xié)調(diào)運(yùn)行。光伏發(fā)電接入智能配電網(wǎng)后首先應(yīng)該滿足整體區(qū)域的正常供電，在必要的情況下還可以通過新的配電網(wǎng)系統(tǒng)對(duì)全網(wǎng)的電能進(jìn)行合理的調(diào)度，使其經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行，如此靈活的電力調(diào)度，使電力系統(tǒng)可以不受光照、陰雨天氣等因素的影響正常運(yùn)行。在實(shí)際電力系統(tǒng)運(yùn)行過程中，配電網(wǎng)會(huì)面臨具有高滲透率的光伏電源接入，所以電力研究人員要提高對(duì)大規(guī)模分布式電源接入配電網(wǎng)的影響狀況的分析，掌握配電網(wǎng)對(duì)此類電能的消化機(jī)理，從而找出平衡二者的辦法，對(duì)其進(jìn)行有效的控制，解決光伏發(fā)電接入智能配電網(wǎng)后的問題。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，在風(fēng)力資源匱乏的季節(jié)，風(fēng)電輸出會(huì)低于用電需求，光伏發(fā)電的供電保證率好，此時(shí)的電能輸出比風(fēng)能發(fā)電更具有穩(wěn)定性。我國(guó)在開采電能的過程中，越來越注重節(jié)能環(huán)保的理念，風(fēng)能和光能的互補(bǔ)可以將環(huán)保的精神貫徹供電的始終，可以充分地利用分儲(chǔ)式的能源裝置，使電能的傳輸更加安全、穩(wěn)定、可靠。所以，此類混合可再生的能源可以有效地對(duì)發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行進(jìn)行協(xié)調(diào)處理，從而深入研究存在的問題，獲取最大的效益。對(duì)于高級(jí)的配電運(yùn)行框架，要對(duì)可再生能源進(jìn)行互聯(lián)和接口的研究，這種混合式的并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)會(huì)對(duì)不同的負(fù)荷、電網(wǎng)電價(jià)的波動(dòng)進(jìn)行有效的控制。endprint

3.2 規(guī)劃含光伏電源的智能配電網(wǎng)

光伏發(fā)電接入智能配電網(wǎng)后會(huì)對(duì)原來的系統(tǒng)造成諸多影響，所以要對(duì)含光伏電源的智能配電網(wǎng)進(jìn)行合理的規(guī)劃。電力用戶接入大量的分布式電源會(huì)難以預(yù)計(jì)負(fù)荷的增長(zhǎng)量和具體的分布情況，并且對(duì)電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)造成了難以預(yù)計(jì)的影響。分布式電源多樣化的特性使得電力工作者對(duì)電源結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)存在一定困難。對(duì)含光伏電源的智能配電網(wǎng)進(jìn)行規(guī)劃是電力產(chǎn)業(yè)一項(xiàng)長(zhǎng)期的任務(wù)，電力方面的相關(guān)專家和學(xué)者從光伏接入點(diǎn)和電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的角度進(jìn)行了長(zhǎng)期詳細(xì)的研究，但目前這些研究仍然停留在理論基礎(chǔ)階段，沒有形成整體的光伏發(fā)電接入智能配電網(wǎng)后的規(guī)劃和設(shè)計(jì)。為了建設(shè)強(qiáng)大的智能配電網(wǎng)電力系統(tǒng)，合理地對(duì)含光伏發(fā)電系統(tǒng)建設(shè)智能供電網(wǎng)絡(luò)成為了重要的措施。要對(duì)智能配電網(wǎng)的終端系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化配置，加強(qiáng)對(duì)電網(wǎng)客戶負(fù)荷量的分析，結(jié)合系統(tǒng)的優(yōu)化等相關(guān)的辦法，從設(shè)計(jì)、流程、內(nèi)容、具體實(shí)施等角度進(jìn)行改進(jìn)，旨在提高光伏發(fā)電接入智能配電網(wǎng)后電能的傳輸效率，保證人們正常的用電需求。

3.3 繼電保護(hù)的設(shè)計(jì)

光伏發(fā)電接入智能配電網(wǎng)后，整個(gè)配電網(wǎng)將成為具有多個(gè)電源的系統(tǒng)，這直接影響繼電保護(hù)的方向性，需要電力研究人員重新考慮正確地對(duì)繼電保護(hù)裝置進(jìn)行設(shè)計(jì)和應(yīng)用。當(dāng)前，我國(guó)解決繼電保護(hù)裝置的設(shè)計(jì)和應(yīng)用有兩種辦法，即切源辦法和孤島辦法。切源辦法顧名思義就是切斷電源，旨在出現(xiàn)任何故障的時(shí)候，立即切斷所有的分布式電源，并且采取有效的保護(hù)措施。雖然切源辦法可以有效地控制繼電設(shè)備的方向性，但同時(shí)也降低了電源的速動(dòng)性和可靠性，在切斷電源的時(shí)候要充分考慮電源切斷與排除電流故障的時(shí)間以及速斷等問題。孤島辦法就是將多個(gè)配電網(wǎng)變?yōu)楠?dú)立運(yùn)行的“孤島”。孤島辦法主要是針對(duì)切斷電源辦法中的時(shí)間配合、速斷等問題，在電網(wǎng)出現(xiàn)故障時(shí)，可以保證電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行，盡可能地用分布式電源進(jìn)行供電，縮小停電的范圍，將損失降到最低。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，電力作為我國(guó)的支柱性產(chǎn)業(yè)，為我國(guó)的國(guó)民經(jīng)濟(jì)做出了巨大的貢獻(xiàn)。保證國(guó)民經(jīng)濟(jì)的正常發(fā)展就是保證人民的切身利益，使人們的生活水平得到提高，促進(jìn)各行各業(yè)的生產(chǎn)和發(fā)展。所以，要重視電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行，加強(qiáng)對(duì)電力系統(tǒng)安全的防護(hù)措施，并不斷完善網(wǎng)絡(luò)監(jiān)管系統(tǒng)，對(duì)電網(wǎng)的運(yùn)行實(shí)施全方位的嚴(yán)密監(jiān)控，保障電力的正常傳輸，供電系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，促進(jìn)我國(guó)經(jīng)濟(jì)綠色可持續(xù)發(fā)展。

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作者簡(jiǎn)介：陳振興（1986-），男，江西景德鎮(zhèn)人，供職于江西省景德鎮(zhèn)市供電公司。endprint