淺析光伏發(fā)電并網(wǎng)對配電網(wǎng)的影響及對策

米凌志

【摘 要】太陽能是一種可再生能源，具有安全、清潔、分布廣泛等特點(diǎn)，光伏發(fā)電能夠有效利用太陽能實(shí)現(xiàn)電力能源的生產(chǎn)，符合現(xiàn)代化的節(jié)能環(huán)保理念。但是，光伏發(fā)電并網(wǎng)的電源容量的增加也會對配電網(wǎng)的運(yùn)行控制產(chǎn)生不利影響，降低供電質(zhì)量。論文圍繞光伏發(fā)電展開討論，通過典型的光伏發(fā)電系統(tǒng)分析了光伏發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)，并探討了光伏發(fā)電的并網(wǎng)對配電網(wǎng)的影響及對策。

【Abstract】Solar energy is a kind of renewable energy， which is safe， clean and widely distributed. Photovoltaic power generation can effectively use solar energy to achieve the production of electric energy， and conforms to the modern concept of energy saving and environmental protection. However， the increase of the capacity of grid-connected photovoltaic power generation will also adversely affect the operation control of the distribution network， and reduce the quality of power supply. This paper discusses the photovoltaic power generation， analyzes the photovoltaic grid-connected technology through typical photovoltaic power generation system， and discusses the impact of photovoltaic grid-connected on the distribution network and its countermeasures.

【關(guān)鍵詞】光伏發(fā)電；配電網(wǎng)；影響；對策

【Keywords】 photovoltaic power generation； distribution network； impact； countermeasures

【中圖分類號】TM615 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號】1673-1069（2017）10-0153-02

1 引言

在經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展的背景下，我國的資源和能源危機(jī)也在加劇，基于可再生能源的發(fā)電系統(tǒng)得到開發(fā)和應(yīng)用。近年來，風(fēng)電和光伏發(fā)電等新能源的應(yīng)用，在我國受到了越來越多的關(guān)注和重視，新能源的開發(fā)工作不斷深入。隨著光伏電站并網(wǎng)數(shù)量的增加，這種依靠太陽能等自然資源的發(fā)電方式對配電網(wǎng)的影響也逐漸顯現(xiàn)出來。光伏發(fā)電容易受到自然因素的影響，具有一定的隨機(jī)性和波動性，同時，光伏電站并網(wǎng)后，配電網(wǎng)由原來的單電源系統(tǒng)轉(zhuǎn)變?yōu)槎嚯娫聪到y(tǒng)，導(dǎo)致配電網(wǎng)中諧波和直流分量增加，影響配電網(wǎng)的安全運(yùn)行和電力設(shè)備的正常工作。新能源企業(yè)要抓住機(jī)遇，迎接挑戰(zhàn)，認(rèn)真分析和總結(jié)光伏發(fā)電并網(wǎng)存在的問題，并制定有效方案予以解決。

2 光伏發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)分析

2.1 光伏發(fā)電原理

光伏發(fā)電主要是利用光伏組件將太陽能資源轉(zhuǎn)化為電力能源，一般采用分布式的布置形式，作為配電網(wǎng)的重要補(bǔ)充。一般而言，光伏發(fā)電系統(tǒng)需要包括光伏電池板（由特殊材料制作的硅板）、電容適配器、主開關(guān)、核心逆變器、交直流變換器、蓄電池組、充電器等，如圖1所示，在發(fā)電過程中，充電器具有MPPT功能，將光伏電池板產(chǎn)生的電能連接到蓄電池，同時蓄電池與電容適配器連接，對電能電容進(jìn)行調(diào)控；與核心逆變器連接，確保電能與配電網(wǎng)的適配[1]。光伏發(fā)電站能夠與配電網(wǎng)或其他新能源網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行有效調(diào)節(jié)，互為補(bǔ)給，不僅能夠直接連接用戶負(fù)載，還能夠?qū)⒍嘤嚯娔軆Υ孢\(yùn)輸?shù)疆?dāng)?shù)氐墓秒娏W(wǎng)絡(luò)中。

2.2 光伏并網(wǎng)特性

光伏發(fā)電主要是利用太陽光，因此容易受到氣候條件、時間、地域等因素的影響，表現(xiàn)出如下特性：第一，隨機(jī)波動性，光伏發(fā)電系統(tǒng)所處的地理位置不同，太陽光照的有效性也不同，并且在不同的天氣條件下，太陽光照強(qiáng)度也不同，例如晴天光照充足，但是雷雨天氣光照很弱，這就導(dǎo)致光伏發(fā)電表現(xiàn)出明顯的隨機(jī)波動性；第二，輸出為純有功功率，當(dāng)前大部分光伏發(fā)電系統(tǒng)應(yīng)用的并網(wǎng)方式主要是通過逆變器的連接，逆變器的輸入為電壓，輸出為電流，通過對輸出電流的控制，跟蹤網(wǎng)點(diǎn)電壓實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)，這個過程中輸出功率因素接近1，幾乎為純有功功率輸出；第三，孤島保護(hù)負(fù)荷相關(guān)性，光伏發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)還不夠成熟，因此在配電網(wǎng)中所占的比例并不大，可以通過抗孤島設(shè)備監(jiān)測孤島效應(yīng)，但是對著光伏并網(wǎng)裝機(jī)容量的增加，孤島效應(yīng)監(jiān)測時間變長，容易引發(fā)電網(wǎng)故障[2]。

3 光伏發(fā)電并網(wǎng)對配電網(wǎng)的影響

光伏發(fā)電并網(wǎng)的電源容量較小，一般只有幾兆瓦，在35kV及以下電壓等級的配電網(wǎng)中較為常見。光伏發(fā)電并網(wǎng)雖然具有節(jié)能環(huán)保、成本較低、電力維修方便等優(yōu)點(diǎn)，但是由于自身特點(diǎn)的限制，在實(shí)際的配電網(wǎng)運(yùn)行中還存在很多不利影響。

3.1 對電能質(zhì)量的影響

光伏發(fā)電并網(wǎng)后，使得配電網(wǎng)的電壓水平發(fā)生變化，容易造成電壓、電流的波形畸變，其對配電網(wǎng)電能質(zhì)量的影響主要表現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：第一，諧波畸變，光伏發(fā)電系統(tǒng)一般需要應(yīng)用電力電子換流器，該裝置接入配電網(wǎng)后會引入諧波電流，同時影響電網(wǎng)電壓，造成諧波畸變，此外，光伏發(fā)電系統(tǒng)中的電抗器以及配電網(wǎng)中的電容器會造成諧振現(xiàn)象，使得諧波畸變更加明顯；第二，電壓波動和閃邊，光伏發(fā)電系統(tǒng)要受到自然環(huán)境溫度、太陽光輻射強(qiáng)度等因素干擾，其輸出的功率具有一定的波動性，接入配電網(wǎng)后，變化的功率輸入會導(dǎo)致原有電壓水平的波動，難以避免閃變問題，影響供電穩(wěn)定性；第三，潮流方向發(fā)生變化，光伏發(fā)電系統(tǒng)在配電網(wǎng)中接入的具體位置和容量配置是不盡相同的，如果接入的光伏并網(wǎng)容量過大，在饋線節(jié)點(diǎn)處會產(chǎn)生較大的輸入功率，使得此處電壓升高，造成潮流倒向，影響整個配電網(wǎng)的輸配電質(zhì)量。

3.2 對繼電保護(hù)的影響

我國配電網(wǎng)大部分采用的是單電源放射型布設(shè)方式，將光伏發(fā)電系統(tǒng)并入到配電網(wǎng)中，會改變配電網(wǎng)絡(luò)原有的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，造成繼電保護(hù)發(fā)生拒動、誤動等情況，同時還會影響自動重合閘。具體而言，光伏發(fā)電并網(wǎng)對繼電保護(hù)的影響包括以下幾個方面：第一，影響三段式過流保護(hù)，在光伏發(fā)電接入配電系統(tǒng)后，如果發(fā)生電力故障，由于光伏電源的存在，繼電保護(hù)裝置判斷故障電流的難度提升，使得饋線保護(hù)動作靈敏度降低，同時，鄰近線路的瞬時速斷保護(hù)選擇性失效，容易產(chǎn)生拒動或誤動；第二，影響高壓熔斷器保護(hù)，分布式光伏系統(tǒng)并網(wǎng)成功后，配電網(wǎng)成為多電源供電系統(tǒng)，而高壓熔斷器保護(hù)往往針對單個電源系統(tǒng)有效，在發(fā)生故障后，高壓熔斷器僅僅斷開故障支路，難以實(shí)現(xiàn)對整個線路的保護(hù)；第三，造成孤島效應(yīng)，在光伏電站并網(wǎng)的情況下，發(fā)生短路故障后，母線自切保護(hù)裝置容易發(fā)生錯誤動作，光伏電站與母線的其余負(fù)載將會形成電力孤島。

4 分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)對策

4.1 加強(qiáng)無功補(bǔ)償

按照國家電網(wǎng)的有關(guān)規(guī)定，光伏電站并網(wǎng)需要加強(qiáng)無功補(bǔ)償性能的研究，尤其是對于大型的光伏電站必須具備動態(tài)無功補(bǔ)償能力。一方面，要針對AVC和無功設(shè)備容量進(jìn)行全面的研究和設(shè)置，使得光伏發(fā)電站并網(wǎng)后能夠與配電網(wǎng)形成統(tǒng)一的無功控制系統(tǒng)，同時要對電容和電抗器等無功設(shè)備之間進(jìn)行協(xié)調(diào)控制[3]；另一方面，有效利用光伏電站對配電網(wǎng)的無功配置能力，可以與相關(guān)科研單位和設(shè)備制造長假進(jìn)行深入的研究，充分發(fā)掘光伏發(fā)電中的無功調(diào)節(jié)能力，確保配網(wǎng)的區(qū)域電壓能夠穩(wěn)定，使得整個電力系統(tǒng)的輸配電質(zhì)量獲得進(jìn)一步提升。

4.2 提高安全運(yùn)維水平

光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)后，配網(wǎng)安全運(yùn)行最為有效的保護(hù)方法就是精準(zhǔn)地審核、校對保護(hù)定值，從而確保配網(wǎng)安全運(yùn)行?；蛘哐舆t變電站重合閘時間，使其滯后2-3秒，當(dāng)分布式光伏電源有了較高的發(fā)電量，接連大于系統(tǒng)容量的20%，則有必要對配網(wǎng)終端的故障設(shè)定值來新一輪地整定。在實(shí)際的工作中，電力企業(yè)要加強(qiáng)對光伏電站主要性能的重點(diǎn)檢測，例如低電壓穿越、電網(wǎng)適應(yīng)性、有功功率輸出特性、SVC性能、電能質(zhì)量等方面的檢測。與此同時，還要加大對配網(wǎng)安全檢修與運(yùn)維力度，對并網(wǎng)后的供電狀態(tài)實(shí)時監(jiān)控，及時發(fā)現(xiàn)和解決安全隱患。

5 結(jié)語

光伏發(fā)電作為新能源的一種重要形式有著很好的發(fā)展前景，光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，但是，在實(shí)際的運(yùn)行中還面臨著一定的阻礙，新能源企業(yè)要加強(qiáng)與電力企業(yè)的溝通合作，采取有效措施提升光伏發(fā)電性能，保障并網(wǎng)質(zhì)量。

【參考文獻(xiàn)】

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【2】于湛瑤.基于光伏發(fā)電并網(wǎng)對配電網(wǎng)保護(hù)的影響及對策[J].科技經(jīng)濟(jì)導(dǎo)刊，2016（22）：74+65.

【3】張樂坤，蘇乃斌.光伏發(fā)電并網(wǎng)對配電網(wǎng)保護(hù)的影響及對策[J].中小企業(yè)管理與科技（下旬刊），2015（06）：253.