光伏發(fā)電系統(tǒng)接入電力輸配網(wǎng)常見問題分析

劉霞

摘 要：近些年來，太陽能光伏發(fā)電受到了更加廣泛地關(guān)注，太陽能光伏發(fā)電憑借著自身清潔、環(huán)保等多方面的優(yōu)勢已經(jīng)投入到電力生產(chǎn)中，產(chǎn)生了十分可觀的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。本文中，筆者首先簡要介紹了光伏發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀；其次，較詳細(xì)分析了光伏并網(wǎng)發(fā)電對電力輸配電網(wǎng)的影響；最后，重點(diǎn)探討了含光伏發(fā)電的電力系統(tǒng)運(yùn)行的對策，希望能夠?yàn)榻窈蟮南嚓P(guān)研究提供一定的參考。

關(guān)鍵詞：光伏發(fā)電；輸配網(wǎng)；問題及對策

中圖分類號：TM615 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）14-0198-02

隨著社會經(jīng)濟(jì)的不斷快速發(fā)展，電力行業(yè)也獲得了長足的進(jìn)步。太陽能作為一種新能源已經(jīng)較為廣泛應(yīng)用到發(fā)電行業(yè)中，獲得了十分可觀的經(jīng)濟(jì)效益，并促進(jìn)了社會經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展。然而，太陽能光伏發(fā)電雖然得到了較廣泛地應(yīng)用，但是在實(shí)際的應(yīng)用過程中還存在諸多問題，這些問題的存在嚴(yán)重阻礙了光伏發(fā)電的進(jìn)一步應(yīng)用，為了能更好解決光伏發(fā)電出現(xiàn)的問題，需要在今后的發(fā)展過程中對光伏發(fā)電系統(tǒng)與電力輸配網(wǎng)不斷改進(jìn)和完善。

1 太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀分析

現(xiàn)階段，在強(qiáng)大科技實(shí)力的支撐下，太陽能的應(yīng)用有了更大的發(fā)展空間，特別是在生態(tài)環(huán)境日益惡化的背景下，新能源的開發(fā)和應(yīng)用成為了人們關(guān)注的焦點(diǎn)，太陽能作為一種新能源，有著豐富的資源、分布廣泛、清潔、安全、用之不竭等優(yōu)點(diǎn)。由于它的能量可轉(zhuǎn)換多種形式的能量，應(yīng)用范圍之廣，通過對太陽能多年的開發(fā)，太陽能光伏發(fā)電出現(xiàn)于上個世紀(jì)50年代，從那時開始逐漸受到世界各國，尤其是那些西方發(fā)達(dá)國家的廣泛重視。進(jìn)入新世紀(jì)以來，隨著全球能源供應(yīng)變得越來越緊張，太陽能光伏發(fā)電的優(yōu)勢更加顯現(xiàn)出來，在全球范圍內(nèi)的應(yīng)用規(guī)模也變得越來越廣。目前，太陽能光伏發(fā)電的主流發(fā)展方向是大型光伏并網(wǎng)電站，其具體的表現(xiàn)形式有邊遠(yuǎn)無電農(nóng)牧區(qū)的獨(dú)立發(fā)電系統(tǒng)、通信工業(yè)應(yīng)用、與建筑物結(jié)合的并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)等。

2 光伏并網(wǎng)發(fā)電對電力輸配電網(wǎng)的影響

縱觀各種能源發(fā)電系統(tǒng)，穩(wěn)定性差、隨機(jī)性強(qiáng)、可控性弱、調(diào)節(jié)性低的問題，光伏發(fā)電系統(tǒng)也不例外，當(dāng)其并入大電網(wǎng)后，電網(wǎng)的運(yùn)行會受到不同程度的影響，如對電力輸配電系統(tǒng)保護(hù)的影響、對電能質(zhì)量控制的影響、對電力運(yùn)行調(diào)度的影響等。

2.1 電力輸配電系統(tǒng)保護(hù)受到的影響

在大輸配網(wǎng)的運(yùn)行過程中，當(dāng)多個光伏發(fā)電系統(tǒng)接入之后，一定時間內(nèi)的系統(tǒng)短路電流會快速增加[1]。基于此種情況，原有的熔斷器極易出現(xiàn)誤動作，過流保護(hù)作用基本上名存實(shí)亡。與此同時，將光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)之后，電網(wǎng)的輻射狀網(wǎng)絡(luò)以及無方向網(wǎng)絡(luò)也將會出現(xiàn)轉(zhuǎn)變，逐漸向含有多電源的雙向網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)變。如此這樣一來，由于傳統(tǒng)的熔斷器在當(dāng)初設(shè)計(jì)的時候缺乏在方向性問題上去考慮，在輸配電網(wǎng)中光伏發(fā)電系統(tǒng)的并入則意味著傳統(tǒng)熔斷器作用的起不到作用。因此，在設(shè)計(jì)輸配電系統(tǒng)保護(hù)裝置的時候，應(yīng)當(dāng)著眼于整體，多層面、多角度的考慮問題，必要的時候可以對整個保護(hù)體系進(jìn)行重新調(diào)整和規(guī)劃。

2.2 電能質(zhì)量受到的影響

綜合當(dāng)前光伏并網(wǎng)發(fā)電的實(shí)際情況，電能質(zhì)量受到的影響主要表現(xiàn)在以下兩個方面：第一，光伏發(fā)電系統(tǒng)的可控性比較差，再加上客觀環(huán)境因素的影響和制約，一旦將其并入大電網(wǎng)之后，會導(dǎo)致原本可能存在的電能質(zhì)量不高問題變得更加嚴(yán)重；第二，光伏發(fā)電系統(tǒng)的啟動會在一定程度上引發(fā)大電網(wǎng)電壓的閃變，特別是在啟動期間會容易產(chǎn)生諧波，這些諧波對于大電網(wǎng)整體的穩(wěn)定性會產(chǎn)生較大的負(fù)面影響[2]。因此，光伏并網(wǎng)發(fā)電之后，電力輸配網(wǎng)電能質(zhì)量受到的影響不可避免。

2.3 運(yùn)行調(diào)度受到的影響

在光伏并網(wǎng)發(fā)電后，對輸出功率進(jìn)行遠(yuǎn)程調(diào)控不可避免，這樣可以最大限度地保證輸配電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性?？墒?，就目前國內(nèi)的光伏發(fā)電系統(tǒng)現(xiàn)狀來看，電網(wǎng)調(diào)度都是以地區(qū)為基礎(chǔ)的，涉及到的光伏發(fā)電廠不同，其發(fā)電成本、送電成本也各不相同，這就直接導(dǎo)致了運(yùn)行調(diào)度問題的出現(xiàn)[3]。

3 含光伏發(fā)電的電力系統(tǒng)運(yùn)行分析對策

鑒于光伏并網(wǎng)發(fā)電之后，針對前文所述問題的存在，為了能夠保證電力系統(tǒng)的平穩(wěn)運(yùn)行，提高電能輸送的質(zhì)量，必須要對存在的問題進(jìn)行具體分析，并提出相應(yīng)的解決策略。接下來，筆者在參閱相關(guān)文獻(xiàn)資料的基礎(chǔ)上，結(jié)合一些日常的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，就含光伏發(fā)電的電力系統(tǒng)運(yùn)行分析對策進(jìn)行較詳細(xì)探究，具體內(nèi)容如下。

3.1 電能質(zhì)量分析

前文筆者已經(jīng)提及過，在大電網(wǎng)中接入多個光伏發(fā)電系統(tǒng)之后，浪涌、電壓脈沖、諧波的電能質(zhì)量問題將會隨之出現(xiàn)。在當(dāng)前現(xiàn)有的科學(xué)技術(shù)水平下，解決浪涌、電壓脈沖以及諧波的問題通常都是采取降低光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)、脫網(wǎng)次數(shù)的方式[4]。另外，在針對這一問題解決方面時，多功能逆變器控制策略也能夠起到非常積極的作用。如果電能質(zhì)量的解決可以通過同現(xiàn)階段的智能電網(wǎng)配合，光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)之后整體的電能質(zhì)量將會得到更加明顯地改善。

3.2 繼電保護(hù)設(shè)計(jì)

作為一個多方向的多電源系統(tǒng)，含光伏發(fā)電系統(tǒng)的電力系統(tǒng)的繼電保護(hù)裝置應(yīng)當(dāng)具有方向性，只有這樣才能夠?qū)崿F(xiàn)對繼電的保護(hù)。通常而言，繼電保護(hù)設(shè)計(jì)的方案可以有兩種選擇，一種是切源方案，另一種是孤島方案。首先是切源方案，該方案更多強(qiáng)調(diào)的是在故障發(fā)生之后切斷所有的光伏發(fā)電系統(tǒng)。其次是孤島方案，孤島方案提倡的是利用速斷等手段，通過光伏發(fā)電系統(tǒng)獨(dú)立承擔(dān)部分供電負(fù)荷[5]。如果將切源方案和孤島方案放在一起進(jìn)行相互比較的話，各有各的特點(diǎn)和優(yōu)勢，只不過孤島方案相對于切源方案而言在對電網(wǎng)的整體影響方面要小得多。

3.3 故障處理與可靠性分析

大規(guī)模接入光伏發(fā)電系統(tǒng)之后，輸配電網(wǎng)的整體結(jié)構(gòu)以及運(yùn)行特定都將發(fā)生顯著的變化，要想實(shí)現(xiàn)對此種情況的處理，傳統(tǒng)的故障診斷方式已經(jīng)發(fā)揮不出應(yīng)用的作用。此外，受到光伏發(fā)電系統(tǒng)并入的影響，大電網(wǎng)整體的穩(wěn)定性將會受到一定程度的影響，特別是在接入容量、裝機(jī)位置等因素方面，會直接導(dǎo)致故障診斷和處理方式的變化。相關(guān)工作人員在進(jìn)行故障診斷和處理時，應(yīng)當(dāng)考慮到電網(wǎng)的實(shí)際運(yùn)行情況，分析負(fù)荷相、電壓頻率控制等參數(shù)，利用合理的處理方式對故障進(jìn)行處理。

3.4 優(yōu)化調(diào)度與協(xié)調(diào)運(yùn)行

在進(jìn)行光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)負(fù)荷優(yōu)化調(diào)度之前，必須要對區(qū)域內(nèi)負(fù)荷的需求有所了解和掌握，對其優(yōu)化調(diào)度與協(xié)調(diào)運(yùn)行的具體操作期間，只有科學(xué)合理的調(diào)度才能夠保證全網(wǎng)電能運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。另外，實(shí)際的操作過程中，由于光伏發(fā)電的清潔、環(huán)保、低碳的特征，通過提高其利用率，能夠更好地推動光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

在分布式光伏電源接入到大電網(wǎng)之后，應(yīng)當(dāng)盡可能地降低對微網(wǎng)的影響，保證微網(wǎng)的運(yùn)行能夠和大電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行，同時又要能夠以孤網(wǎng)的形式獨(dú)立運(yùn)行，還要保證并網(wǎng)運(yùn)行和孤網(wǎng)運(yùn)行兩種模式的順利切換。因此，微網(wǎng)和大網(wǎng)之間的并網(wǎng)，要具備很強(qiáng)的穩(wěn)定性，特別是在微電網(wǎng)高滲透率下與大電網(wǎng)的相互作用問題，更值得我們給予應(yīng)有的關(guān)注和重視。

4 結(jié)語

總而言之，從目前社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的趨勢以及環(huán)境保護(hù)問題的嚴(yán)峻形勢來看，太陽能光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)的市場前景將會有著非常廣闊的發(fā)展空間，特別是在科學(xué)技術(shù)不斷完善和創(chuàng)新的情況下，太陽能光伏發(fā)電將會獲得更加強(qiáng)有力的支持。光伏發(fā)電系統(tǒng)接入電力輸配網(wǎng)已經(jīng)成為了一種發(fā)展趨勢，在這種新形勢下，相關(guān)從業(yè)人員通過切實(shí)的努力解決好二者之間的問題能夠最大限度地提升電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性，創(chuàng)造出更多更好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，實(shí)現(xiàn)共贏。

參考文獻(xiàn)

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[2]段世明，郭紅旭.光伏發(fā)電接入10kV系統(tǒng)對配網(wǎng)的影響[J].黑龍江科技信息，2015，26（15）：40-40.

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