光伏發(fā)電接入系統(tǒng)對電網(wǎng)運行的影響

孫永紅 國網(wǎng)河南省電力公司三門峽市陜州供電公司

光伏發(fā)電接入系統(tǒng)對電網(wǎng)運行的影響

孫永紅 國網(wǎng)河南省電力公司三門峽市陜州供電公司

分布式光伏發(fā)電具有接入容量比較小、接入點比較分散、系統(tǒng)運行控制相互獨立等特點，發(fā)電功率的變化會導致接入電網(wǎng)時引起系統(tǒng)的電壓、潮流產(chǎn)生波動，這使得電網(wǎng)運行的控制難度加大。因此，只有有效解決分布式光伏發(fā)電接入電網(wǎng)時對電壓分布與潮流產(chǎn)生的影響，才能保證供電的安全可靠性。

光伏發(fā)電 分布式 電網(wǎng)運行 影響

前言

能源的利用促進了現(xiàn)代工業(yè)的快速發(fā)展，其在人類生產(chǎn)生活中發(fā)揮著巨大的作用。其中，化石燃料（如煤、石油等）的大量使用造成了嚴重的環(huán)境污染問題，因此，發(fā)展清潔的新能源成為可持續(xù)發(fā)展的必然要求。隨著新能源發(fā)電技術(shù)的發(fā)展，光伏發(fā)電在電力系統(tǒng)中的比重越來越大，但光伏發(fā)電的間歇性、隨機性、周期性、波動性等特點對電網(wǎng)的穩(wěn)定運行產(chǎn)生了不可忽視的影響。對于電網(wǎng)系統(tǒng)而言，光伏發(fā)電具有不同于常規(guī)發(fā)電的特性，因此，要根據(jù)光伏發(fā)電的特點，通過采用新方法和新技術(shù)，來充分發(fā)揮光伏發(fā)電的作用，將光伏發(fā)電接入電網(wǎng)系統(tǒng)后造成的消極影響降到最低。

一、光伏發(fā)電的優(yōu)勢

光伏發(fā)電技術(shù)利用了半導體界面的光生伏特效應(yīng)，將光能直接轉(zhuǎn)變?yōu)榱穗娔?。它擁有常?guī)發(fā)電系統(tǒng)不具備的優(yōu)勢。

第一，在可預見的時限內(nèi)無枯竭的危險，且安全可靠、清潔無污染。第二，能源分布受地域的限制比較小，甚至可以利用建筑物的向陽面。第三，不需要消耗其它燃料，只需架設(shè)發(fā)電和輸電設(shè)備便可就地發(fā)電供電。第四，光伏發(fā)電站的建設(shè)周期比較短，能源獲取的成本也比較低。第五，光能的質(zhì)量較高，這對實現(xiàn)節(jié)能減排的目標以及可持續(xù)發(fā)展具有重要意義[1]。

二、分布式光伏發(fā)電接入系統(tǒng)對電網(wǎng)運行的影響

（一）對電能質(zhì)量的影響

第一，對電壓的影響。在電網(wǎng)系統(tǒng)的終端或饋線終端接入大量光伏發(fā)電后，其產(chǎn)生的反向電流，會使負荷一側(cè)電壓高于變電站一側(cè)，這可能導致負荷側(cè)的電壓超過國家規(guī)定的標準。此外，白天照明的變化也會導致光伏輸出的電流發(fā)生變化，這也會使電壓產(chǎn)生波動，使電壓/無功調(diào)節(jié)裝置處于頻繁變動的狀態(tài)。

第二，諧波問題。光伏并網(wǎng)發(fā)電是將直流電能轉(zhuǎn)換為電網(wǎng)中的交流電，這一過程中產(chǎn)生的諧波會污染交流電網(wǎng)。電子產(chǎn)品的大量使用也帶來了諧波問題。具體地說，諧波的大小和階次受發(fā)電方式、逆變器的型號的影響。如果逆變器具有一定的濾波功能的話，可以有效地解決光伏發(fā)電接入電網(wǎng)產(chǎn)生的諧波問題。

第三，注入的直流分量。分布式光伏電源在接入電網(wǎng)系統(tǒng)之后，電網(wǎng)系統(tǒng)可能會產(chǎn)生直流分量，這會對電網(wǎng)系統(tǒng)的運行產(chǎn)生許多不利的影響，如計量裝置可能會出現(xiàn)誤差，電流式漏電器也可能發(fā)生錯誤操作。

（二）對短路故障的影響

當電網(wǎng)系統(tǒng)側(cè)發(fā)生短路的時候，接入電網(wǎng)系統(tǒng)的光伏電源對短路的貢獻比較小，穩(wěn)態(tài)的短路電流只比光伏電源的額定輸出大1 / 10～1 / 5，短路的那一瞬間電流峰值同光伏發(fā)電源的逆變器儲能元件和輸出元件的性能有關(guān)。在電網(wǎng)系統(tǒng)中，通常采用過電流保護和熔斷器保護來消除短路故障，面對滲透率高的光伏電源，饋電線路上出現(xiàn)短路的故障時，則可能是會因光伏發(fā)電提供了絕大部分短路電流而造成的饋電線路不能檢測出短路故障。

（三）產(chǎn)生孤島效應(yīng)

在電網(wǎng)斷電之后，光伏設(shè)備仍維持向電網(wǎng)供電的狀態(tài)，這就是所謂的孤島效應(yīng)。當電網(wǎng)因為故障或檢修而斷電時，光伏發(fā)電系統(tǒng)產(chǎn)生的孤島效應(yīng)將直接威脅到電網(wǎng)設(shè)備維修人員的人身安全，因此必須加入反孤島效應(yīng)的策略來抑制孤島效應(yīng)的危害。市場上的逆變器滿足具有抑制孤島效應(yīng)的作用，但由于產(chǎn)品質(zhì)量不能得到有效的保證，所以還需要采取一些替代措施來保證停電時，光伏系統(tǒng)能夠及時同電網(wǎng)系統(tǒng)分離。

（四）改變配電網(wǎng)設(shè)計規(guī)劃

電網(wǎng)規(guī)劃是進行負荷預測的重要依據(jù)，光伏發(fā)電與天氣的變化密切相關(guān)，這使得電力規(guī)劃的難度非常大。供電規(guī)劃的目的是滿足供電的可靠性，使缺電率保持在一個盡可能小的數(shù)值內(nèi)。光伏電源接入電網(wǎng)后，負荷預測引入凈負荷的概念，即從原負荷中減去光伏系統(tǒng)的容量的凈負荷值。新規(guī)劃方式在進行負荷能耗增長分析后可直接引入新能源，運用凈負荷的定義得出電網(wǎng)的特征，再遵循常規(guī)機組的規(guī)劃，通過迭代來繼續(xù)進行，以達到較好的機組協(xié)同效果[2]。

三、分布式光伏電站接入電網(wǎng)系統(tǒng)運行的應(yīng)對策略

（一）研發(fā)光伏發(fā)電接入公共電網(wǎng)運行

的監(jiān)測、保護和控制設(shè)備

第一，電網(wǎng)系統(tǒng)的實時監(jiān)測、控制、調(diào)整和測量。光伏發(fā)電系統(tǒng)的接入是電網(wǎng)系統(tǒng)運行趨于復雜化，這使得電網(wǎng)系統(tǒng)需要監(jiān)測的點和范圍變得更多，而且需要協(xié)調(diào)控制的對象也有所增加。第二，分布式光伏電能質(zhì)量的分析與控制技術(shù)。光伏發(fā)電有功率波動的問題，這給用戶帶來了電能質(zhì)量問題。因此，有必要對光伏發(fā)電系統(tǒng)接入電網(wǎng)中的電能質(zhì)量進行監(jiān)控，積極研發(fā)針對電能質(zhì)量的綜合監(jiān)控技術(shù)。

（二）健全分布式光伏發(fā)電接入電網(wǎng)的技術(shù)標準與規(guī)范

研究分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的技術(shù)參數(shù)及控制特點，以及其能承受電網(wǎng)系統(tǒng)干擾技術(shù)要求和標準；研究光伏系統(tǒng)并網(wǎng)的規(guī)模和電壓等級方面的技術(shù)標準；研究接納光伏電源的電網(wǎng)系統(tǒng)的技術(shù)標準和規(guī)范，不斷健全光伏發(fā)電接人公共電網(wǎng)系統(tǒng)的規(guī)范，將有利于引導與規(guī)范光伏發(fā)電等新能源分布式發(fā)電系統(tǒng)有序的接人大電網(wǎng)之中，確保這些新的發(fā)電系統(tǒng)及其控制設(shè)備不會對大電網(wǎng)系統(tǒng)的安全運行產(chǎn)生消極影響[3]。

四、結(jié)束語

分布式光伏發(fā)電技術(shù)具有節(jié)能、環(huán)保的優(yōu)勢，表現(xiàn)出良好的發(fā)展勢頭。隨著分布式光伏電源接入電網(wǎng)系統(tǒng)，電網(wǎng)系統(tǒng)的規(guī)劃、設(shè)計、運行和控制也應(yīng)不斷升級完善以不斷適應(yīng)光伏發(fā)電的發(fā)展。隨著分布式光伏發(fā)電接入配電網(wǎng)的電量日益增多，研究分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)對電網(wǎng)的影響是十分必要的。因此，積極采用新技術(shù)，制定適當?shù)墓芾泶胧?，對進行太陽能資源的有效利用具有重要的意義。

[1]劉維亮,范云其.大規(guī)模分布式光伏電站并網(wǎng)對電網(wǎng)運行的影響[J].電工技術(shù),2016(11)：130-131.

[2]杜嚴行,李恒.光伏電站接入方式對局部電網(wǎng)影響及改進方案的研究[J].電力電容器與無功補償,2015(2)：9-13.

[3]薛莉,趙泉剛.分布式光伏發(fā)電接入對配電網(wǎng)繼電保護的影響及適應(yīng)性分析[J].低碳地產(chǎn),2016,2(14):34-34.