并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)對電網(wǎng)影響的研究

劉樂蒙

摘要：并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)已成為全球綠色新能源領(lǐng)域的研究熱點，在有效緩解能源危機成為電網(wǎng)重要組成部分的同時，也帶來了很多新問題，值得深思與研究。

關(guān)鍵詞：光伏發(fā)電;并網(wǎng);影響;措施

引言

并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)對于電網(wǎng)具有一定的影響，這些影響體現(xiàn)在很多方面。光伏發(fā)電是當(dāng)今社會重要的發(fā)電形式，因此需要加快光伏發(fā)電技術(shù)的研發(fā)，儲能技術(shù)、諧波抑制、新型逆變器這些都是未來研究工作的重點，這些技術(shù)的研發(fā)能夠提升光伏發(fā)電的效率。光伏發(fā)電系統(tǒng)在并入電網(wǎng)時可以通過以下的途徑：深入研究作用機理、構(gòu)建系統(tǒng)驗證環(huán)境、研發(fā)控制設(shè)備以及建設(shè)微電網(wǎng)技術(shù)配套，這樣可以實現(xiàn)兩者的協(xié)調(diào)發(fā)展。

1國外光伏發(fā)電發(fā)展現(xiàn)狀

光伏產(chǎn)業(yè)在全球處于膨脹發(fā)展?fàn)顟B(tài)，尤其是在2006年之前的十年，幾乎是以每年33%的速度增長，2004年世界光伏電池及其組件的產(chǎn)量達到了1200MW，隨著光伏技術(shù)的日益發(fā)展，并網(wǎng)發(fā)電在光伏市場中越來越占主導(dǎo)地位，根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，2010年全球網(wǎng)絡(luò)累計共有并網(wǎng)發(fā)電30GW，其中日本占到了51%。在歐洲，歐盟太陽能光伏發(fā)電已經(jīng)達到了3GW，預(yù)計到2020年，太陽能電池組件產(chǎn)量能夠達到54GW。在國外光伏發(fā)電的國家中，日本占據(jù)了十分有利的地位，因為其能源枯竭，國土面積較小，更是提出了2030年光伏發(fā)電要達到1000GW的目標(biāo)，美國的光伏發(fā)電在2000年之前一直位居世界第一，可逐漸落后日本和歐洲，2004年之后，美國專門繪制了自己的光伏發(fā)電線路圖。全世界光伏發(fā)電的成就令人興奮，總體來看，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：一是太陽能發(fā)電的壽命增長，屋頂并網(wǎng)光伏系統(tǒng)增多，二是發(fā)電成本降低，三是越來越大的光伏發(fā)電群開始出現(xiàn)。

2并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)對電網(wǎng)的影響

并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的核心是逆變器，該器件包含的東西比較廣泛，具有重要的作用。逆變器包括信號檢測、電流控制以及抗孤島，具有檢測、控制保護的作用。為了保證逆變器的順利工作，逆變器采用的電路為橋式，這種電路模式可以將直流電轉(zhuǎn)化為交流電。逆變器工作開展中對電流會進行相應(yīng)的控制，保證頻率的護理性，同時對并網(wǎng)點的電壓進行跟蹤，通過這些方式保證功率的穩(wěn)定輸出。光伏發(fā)電會對電網(wǎng)產(chǎn)生一定的影響，影響主要體現(xiàn)在以下幾個方面：首先光伏發(fā)電會受到太陽光的影響，發(fā)電效率具有波動性，這樣會對配電網(wǎng)的負荷特性產(chǎn)生變化。其次光伏發(fā)電不具有自動調(diào)度的功能，不能對電流和電壓進行調(diào)整，勢必會減少發(fā)電容量，增加調(diào)度難度。再次光伏發(fā)電在接入的過程中會產(chǎn)生方向電流，如果光伏發(fā)電的規(guī)模比較大會使電壓升高，超過承載負荷。最后還會對保護產(chǎn)生一定的影響，變電站保護目的的實現(xiàn)是通過斷路器完成的，光伏發(fā)電的比例過高的話會對網(wǎng)絡(luò)進行擴撒，由單一的電流網(wǎng)絡(luò)向多端網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)變，從而改變電流的大小和方向。

3光伏發(fā)電并入電網(wǎng)的措施

3.1加大科研力度

從光伏發(fā)電站規(guī)劃、設(shè)計及并網(wǎng)全過程來說，主要存在的問題包括無序建設(shè)和并網(wǎng)困難等。為順利推動光伏發(fā)電并網(wǎng)，提升電網(wǎng)運行水平，必須加大科研力度。以某縣為例，其為最早推行光伏扶貧的地區(qū)，光伏電站數(shù)量較多，總裝機量很大。據(jù)相關(guān)統(tǒng)計，截止到2020年，其光伏電站總?cè)萘繉_到320萬千瓦。當(dāng)?shù)仉娏緦⑵渥鳛檠邪l(fā)項目試點，主要研究課題包括分布式發(fā)電集群規(guī)劃軟件;分布式電源靈活并網(wǎng)與即插即用關(guān)鍵技術(shù);分布式發(fā)電群控群調(diào)系統(tǒng)以及分布式發(fā)電集群實時仿真測試平臺。從實際應(yīng)用效果來說，此科研項目能有效解決光伏脫網(wǎng)問題，使用戶光伏發(fā)電量增加，平均提升30%;村集體光伏發(fā)電量也有所增加，平均提升10%;修通網(wǎng)損降低3%，進而達到預(yù)期效果。借鑒于此，若想著力解決光伏發(fā)電并網(wǎng)大電網(wǎng)所面臨的各類問題，必須要不斷加大科研項目的研究。

3.2加強電能以及電能質(zhì)量的控制

從光伏發(fā)電系統(tǒng)運行實際來說，發(fā)電具有不確定性，使實際功率輸出時，極易產(chǎn)生波動，影響用戶用電。以逆變器為例，其實際應(yīng)用時，極易產(chǎn)生諧波，使配電系統(tǒng)諧波持續(xù)增加。因此，必須不斷提升對配電系統(tǒng)電能的把控力度。除此，還需做好電能質(zhì)量把控，進而提升光伏發(fā)電并網(wǎng)運行質(zhì)量。不確定性是光伏發(fā)電的主要特點，且功率輸出極易產(chǎn)生波動，給接入電網(wǎng)系統(tǒng)中的用電用戶，造成很大程度上的影響，引發(fā)電能質(zhì)量問題。逆變器諧波的出現(xiàn)，使配電系統(tǒng)諧波系統(tǒng)運行水平不斷提高。光伏發(fā)電通過單相電源并網(wǎng)，使配電系統(tǒng)受到影響，三相不平衡問題更明顯。必須加大關(guān)于配電系統(tǒng)電能質(zhì)量相關(guān)問題的研究，提升電能質(zhì)量監(jiān)控水平。

3.3加大運行研究

若想改善光伏發(fā)電并網(wǎng)大電網(wǎng)運行的效果，除了深入研究發(fā)電系統(tǒng)外，還需要加大對大電網(wǎng)的運行研究，進而提出問題解決的方法。若微網(wǎng)模式的光伏發(fā)電以及大電網(wǎng)并網(wǎng)，那么微網(wǎng)能夠和大電網(wǎng)產(chǎn)生較強的相互作用，影響著大電網(wǎng)運行。在分析大電網(wǎng)運行特性時，要采取新方法。微網(wǎng)的出現(xiàn)，使得配電系統(tǒng)極易產(chǎn)生安全問題，在進行分析時，采取高壓電力系統(tǒng)分析方法難以滿足研究需求。開展運行研究，主要是為了了解微網(wǎng)和大電網(wǎng)之間存在的相互作用，掌握理論以及方法，能夠?qū)崿F(xiàn)微網(wǎng)配電系統(tǒng)的有效控制以及分析。

3.4強化反復(fù)性發(fā)電系統(tǒng)的電網(wǎng)運行

為深度分析電力系統(tǒng)，必須開展潮流計算，并且實施動態(tài)仿真，使用監(jiān)理合理化模型，最大程度上保障結(jié)果。在進行光伏電池分布式系統(tǒng)的研究時，重點研究電源特征，構(gòu)建動態(tài)化模型，掌握不同運行狀態(tài)下系統(tǒng)的不確定性。目前，光伏發(fā)電技術(shù)已經(jīng)被普遍應(yīng)用。隨著應(yīng)用規(guī)模的不斷擴大，極有可能會造成大系統(tǒng)電壓以及頻率等出現(xiàn)問題，比如穩(wěn)定性不足，因此要深度研究光伏發(fā)電系統(tǒng)、系統(tǒng)運行方式、并網(wǎng)大電網(wǎng)形式等。提升光伏發(fā)電功能的預(yù)測精準度，使其及時受到不確定性因素的影響，還能夠保障發(fā)電的可行性，順利推進各項計劃。提升技術(shù)水平，是推動光伏發(fā)電并網(wǎng)應(yīng)用的重要手段和途徑，必須要做好全面的分析和研究，最大程度上提高電網(wǎng)運行的水平。

3.5科學(xué)規(guī)劃配電系統(tǒng)

從行業(yè)發(fā)展實際來說，受到科學(xué)技術(shù)的發(fā)展影響，使得光伏發(fā)電系統(tǒng)不斷創(chuàng)新和應(yīng)用。在具體應(yīng)用中，為保證系統(tǒng)運行的質(zhì)量和效率，必須要科學(xué)合理的規(guī)劃。開展新型光伏配電系統(tǒng)的統(tǒng)籌規(guī)劃，為保證規(guī)劃的質(zhì)量，要基于現(xiàn)有的研究理論成果，比如微網(wǎng)規(guī)劃研究，結(jié)合光伏發(fā)電并網(wǎng)大電網(wǎng)的特點，同時依據(jù)光伏發(fā)電電源分配的實際情況合理設(shè)置。具體來說，要從光伏電站建設(shè)選擇方面入手，進行地址選擇和容量大小等的研究，并且深入研究電能輸出的控制方法以及并網(wǎng)形式等，深度分析影響電網(wǎng)諧波以及電壓波動等的因素。在進行配電系統(tǒng)規(guī)劃時，規(guī)劃人員要做好對可再生能源的深度了解，明確發(fā)電原理和可靠性影響因素等，進而合理規(guī)劃，保障系統(tǒng)運行的經(jīng)濟性以及環(huán)保性。

結(jié)束語

我國光伏發(fā)電雖然取得了很多的成就，但是依然有很多難題需要攻克，總體上來講，其發(fā)展前景是很好的，尤其是近些年來，我國加大了對光伏發(fā)電的投入，大力扶持我國的光伏發(fā)電企業(yè)，加快對光伏技術(shù)的科研投資，一系列的政策出臺幫助光伏發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)取得了很好的發(fā)展勢頭，尤其是一些前沿科技，不斷突破歐美等發(fā)達國家的封鎖，大大促進了我國光伏發(fā)電技術(shù)的發(fā)展，從很大程度上提高了我國的國際影響力，我們相信，隨著我國光伏發(fā)電技術(shù)的精進，會不斷的發(fā)展我國光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)，促進我國光伏發(fā)電技術(shù)的不斷進步。

參考文獻

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（作者單位：國網(wǎng)河北省電力有限公司故城縣供電分公司）