光伏發(fā)電接入對(duì)配電網(wǎng)電壓穩(wěn)定的影響研究

張帥帥

摘 要：光伏發(fā)電接入配電網(wǎng)時(shí)會(huì)對(duì)電網(wǎng)電壓造成較大影響，本文著重研究光伏發(fā)電接入配電網(wǎng)后電網(wǎng)負(fù)荷特性，分析因光伏發(fā)電輸出對(duì)電網(wǎng)電壓波動(dòng)造成的影響，僅供參考。

關(guān)鍵詞：光伏發(fā)電；配電網(wǎng)；電壓波動(dòng)

近年來(lái)由于太陽(yáng)能技術(shù)的不斷發(fā)展與完善，在我國(guó)電力資源生產(chǎn)總值中光伏發(fā)電所占比例逐年遞增，太陽(yáng)能作為可再生的能源，其在未來(lái)的發(fā)展前景十分可觀，再加之太陽(yáng)能資源無(wú)處不在，光伏發(fā)電廠建設(shè)周期短，其未來(lái)在再生能源領(lǐng)域中的占比必將越來(lái)越大。分布式光伏發(fā)電簡(jiǎn)稱PV，因PV能更好地貼近用戶，且其靈活的配置特性和可靠的供電特性，使其具有非常高的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益，鑒于此，我國(guó)相關(guān)部門在2009年頒布了“金太陽(yáng)”政策。但要想讓PV更好地發(fā)揮作用，我們就不得不考慮其接入配電網(wǎng)后對(duì)配電網(wǎng)電壓穩(wěn)定性的影響，如何妥善解決接入穩(wěn)定性問(wèn)題，是提高光伏發(fā)電應(yīng)用技術(shù)的重中之重。

1 PV結(jié)構(gòu)分析

PV裝置主要成分為硅材料，其用半導(dǎo)體材料將太陽(yáng)中蘊(yùn)含的光能和熱能直接轉(zhuǎn)化成電能，典型的PV是由太陽(yáng)能電池板、控制裝置、電池、負(fù)載和變化器等組件構(gòu)成。系統(tǒng)通過(guò)將光伏電池陣列產(chǎn)生的直流電輸送至交流電網(wǎng)，其能量的轉(zhuǎn)換與傳輸方式全部由逆變器完成。

2 影響PV接入配電網(wǎng)穩(wěn)定性的問(wèn)題及對(duì)策分析

PV極易受環(huán)境影響，電網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，當(dāng)中低壓電網(wǎng)接入高壓電網(wǎng)時(shí)，并網(wǎng)會(huì)給電網(wǎng)系統(tǒng)帶來(lái)較大影響，大電網(wǎng)在技術(shù)手段、接入標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、配電系統(tǒng)規(guī)劃等方面仍存在較多問(wèn)題，這些問(wèn)題都會(huì)成為干擾高中低電網(wǎng)配電穩(wěn)定性的因素。

2.1 仿真技術(shù)研究

目前仿真技術(shù)仍是研究配電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行與安全控制的主要手段，PV并網(wǎng)方式較為特殊，其系統(tǒng)動(dòng)態(tài)與穩(wěn)態(tài)特性相比傳統(tǒng)發(fā)電系統(tǒng)有很大區(qū)別，傳統(tǒng)電網(wǎng)的分析工具難以勝任PV接入高電壓電網(wǎng)的設(shè)計(jì)、規(guī)劃和研究工作，再加之PV通過(guò)微網(wǎng)接入高壓電網(wǎng)具有較強(qiáng)的復(fù)雜性，也增加了研究工作的難度。為真實(shí)有效地研究高中低電網(wǎng)的并網(wǎng)技術(shù)，建立PV特點(diǎn)研究試點(diǎn)是非常必要的，有利于解決傳統(tǒng)試驗(yàn)研究工作中的不足問(wèn)題，利于研發(fā)更加先進(jìn)的仿真設(shè)備與技術(shù)?；赑V特性分析其在電力系統(tǒng)中建立PV及控制系統(tǒng)動(dòng)靜態(tài)模型，并與實(shí)際PV做對(duì)比，完善實(shí)際PV及控制系統(tǒng)存在的不足之處，使系統(tǒng)的仿真軟件具備計(jì)算分析高中低電網(wǎng)并網(wǎng)的能力，為大電網(wǎng)與PV互相影響試驗(yàn)提供可靠的技術(shù)支持。

2.2 制定規(guī)范的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

現(xiàn)階段我國(guó)太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)仍落后于發(fā)達(dá)國(guó)家，缺少自主研發(fā)技術(shù)是制約我國(guó)太陽(yáng)能事業(yè)發(fā)展的重要因素，關(guān)于太陽(yáng)能公共電網(wǎng)設(shè)計(jì)和接入標(biāo)準(zhǔn)等問(wèn)題尚未妥善解決，致使我國(guó)太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)遠(yuǎn)未達(dá)到成熟的標(biāo)準(zhǔn)。尤其是現(xiàn)行我國(guó)太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范主要針對(duì)并網(wǎng)設(shè)備制定，而沒(méi)有相關(guān)制度約束和規(guī)定大電網(wǎng)接入大規(guī)模光伏發(fā)電應(yīng)具備的技術(shù)條件與軟件支持。為建立有序的太陽(yáng)能發(fā)電產(chǎn)業(yè)鏈，將大自然賜予我們的寶貴資源發(fā)揮到極致，盡可能降低PV對(duì)公共電網(wǎng)的影響，全面開展太陽(yáng)能發(fā)電介入公共電網(wǎng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范工作勢(shì)在必行。筆者認(rèn)為，要想解決該問(wèn)題，首先應(yīng)研究PV控制的特性與技術(shù)參數(shù)，分析其接入大電網(wǎng)時(shí)能承受多大的干擾，并制定統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，研究PV并網(wǎng)規(guī)模，分析無(wú)功率配置與電能質(zhì)量技術(shù)指標(biāo)，并制定健全的PV接入大電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，保障新型發(fā)電系統(tǒng)與控件接入時(shí)不會(huì)影響到大電網(wǎng)運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性。

2.3 科學(xué)控制電網(wǎng)的運(yùn)行

因太陽(yáng)能發(fā)電具有較強(qiáng)的不確定性因素，會(huì)降低電網(wǎng)短期內(nèi)的預(yù)測(cè)負(fù)荷準(zhǔn)確性，提高了傳統(tǒng)發(fā)電的難度。PV接入配電網(wǎng)會(huì)增加配電網(wǎng)中的電源點(diǎn)，導(dǎo)致電源點(diǎn)的單點(diǎn)規(guī)模小而分散，增加了控制電源的難度，導(dǎo)致電壓及武功調(diào)度無(wú)法適應(yīng)接入需求，會(huì)影響配電網(wǎng)電壓的安全性與頻率穩(wěn)定性，因此，PV接入配電網(wǎng)后會(huì)提高配電網(wǎng)控制運(yùn)行的難度，給傳統(tǒng)電源的控制運(yùn)行造成困難。不僅如此，PV運(yùn)行具有多樣性與控制程度差異化明顯等特點(diǎn)，隨著我國(guó)太陽(yáng)能發(fā)電工程增多與規(guī)模提高，逆變器諧波會(huì)導(dǎo)致配電網(wǎng)諧波水平持續(xù)提高，使PV鐵磁諧振現(xiàn)象變得愈加不可控。鑒于此，筆者認(rèn)為提升能源優(yōu)化與經(jīng)濟(jì)管控方法是解決該問(wèn)題的主要措施。優(yōu)化PV接入配電網(wǎng)后能源優(yōu)化方法能夠提高配電網(wǎng)運(yùn)行的安全性與經(jīng)濟(jì)性，使能源高效利用變成現(xiàn)實(shí)，具體操作時(shí)，技術(shù)人員應(yīng)結(jié)合PV發(fā)電特點(diǎn)分析電網(wǎng)運(yùn)行安全的優(yōu)化控制可行性與經(jīng)濟(jì)性，從而最大程度的使可再生能源合理分配與應(yīng)用。同時(shí)，應(yīng)合理分配不同形式的能量，減少配電網(wǎng)中配電設(shè)備的損耗，確保電網(wǎng)運(yùn)行的安全性與穩(wěn)定性。分析電力系統(tǒng)安全性與穩(wěn)定性離不開動(dòng)態(tài)仿真與潮流計(jì)算技術(shù)，建立動(dòng)力模型計(jì)算電網(wǎng)不同運(yùn)行狀態(tài)下不確定因素的發(fā)生率是較為可行的做法。隨著PV應(yīng)用愈加廣泛，大規(guī)模的并網(wǎng)已勢(shì)在必行，研究典型PV運(yùn)行方式，模擬故障場(chǎng)景并對(duì)典型的故障加以修正，提高預(yù)測(cè)PV功率的準(zhǔn)確性，在不確定性因素較多時(shí)制定切實(shí)可行的運(yùn)行及發(fā)電計(jì)劃，是確保光伏發(fā)電接入配電網(wǎng)電壓穩(wěn)定與安全的有效保障。

3 總結(jié)

環(huán)保和節(jié)能理念的誕生推動(dòng)了光伏發(fā)電事業(yè)的不斷發(fā)展，因光伏發(fā)電成本降低與技術(shù)成熟度不斷提高，除經(jīng)濟(jì)法規(guī)與政策方面的問(wèn)題外，如何提高光伏發(fā)電介入配電網(wǎng)后的安全性已經(jīng)成為制約光伏發(fā)電事業(yè)發(fā)展的重要因素。各界應(yīng)大力發(fā)展光伏發(fā)電技術(shù)，盡早攻克并網(wǎng)技術(shù)難題，主動(dòng)出擊探索并網(wǎng)易發(fā)生的安全隱患，引導(dǎo)并網(wǎng)工程有序發(fā)展，最大程度發(fā)揮可再生資源的優(yōu)勢(shì)，為子孫后代謀福祉。

參考文獻(xiàn)

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（作者單位：國(guó)網(wǎng)河南沁陽(yáng)市供電公司）