光伏發(fā)電系統(tǒng)對(duì)電力調(diào)控的影響探討

魏秩群

（山東力諾電力設(shè)計(jì)咨詢有限公司，山東 濟(jì)南 250000）

隨著經(jīng)濟(jì)的不斷增長(zhǎng)，資源以及能源不斷的消耗，作為清潔能源的光伏能源的開發(fā)以及應(yīng)用就顯得越來越重要。我國(guó)太陽(yáng)能資源非常豐富，在我國(guó)境內(nèi)，除了西南以及黑龍江邊境地區(qū)以外，其他地區(qū)均為高太陽(yáng)能輻射區(qū)，太陽(yáng)能資源特別豐富，在這些地區(qū)發(fā)展光伏發(fā)電，無論是地理位置還是光照條件方面都極其有利。然而，在實(shí)際的光伏發(fā)電在我們國(guó)家的發(fā)展卻依然存在有許多的問題，例如，光伏發(fā)電的功率不夠穩(wěn)定、調(diào)度性不強(qiáng)、隨機(jī)波動(dòng)變化較大、間歇性發(fā)電等等特征。上述的這些原因都對(duì)于電力的調(diào)控產(chǎn)生了很大程度上的影響，對(duì)于電力調(diào)控以及管理工作而言，都將是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。

1 光伏發(fā)電系統(tǒng)的簡(jiǎn)介

我國(guó)光伏發(fā)電系統(tǒng)在光電效應(yīng)的基礎(chǔ)上，可以將太陽(yáng)能資源轉(zhuǎn)換為電力能源，并且將其用于人們的日常生產(chǎn)以及生活，這是因?yàn)樘?yáng)能電池板所發(fā)出的為直流電，可以經(jīng)過轉(zhuǎn)變成為交流電，接入國(guó)家電網(wǎng)系統(tǒng)。因此，光伏發(fā)電系統(tǒng)的環(huán)保性相對(duì)較高，不會(huì)像化石燃料燃燒那樣產(chǎn)生空氣污染。其中，主要的發(fā)電系統(tǒng)由以下幾種：獨(dú)立運(yùn)行、并網(wǎng)型以及混合型。在上述幾種光伏發(fā)電系統(tǒng)中，并網(wǎng)運(yùn)行以及混合型系統(tǒng)的功率最大，會(huì)對(duì)電力調(diào)控帶來一定的影響。

2 我國(guó)光伏發(fā)電系統(tǒng)對(duì)于電力調(diào)控的具體影響

我國(guó)屬于全球最大的一項(xiàng)光伏發(fā)電應(yīng)用市場(chǎng)，由于發(fā)電建設(shè)速度比較快，所以發(fā)電的應(yīng)用市場(chǎng)有了很大程度的延伸，不過，光伏發(fā)電系統(tǒng)還對(duì)電力調(diào)控有著直接性的影響。

2.1 直接影響發(fā)電站的發(fā)電計(jì)劃

目前，我國(guó)主要采取發(fā)電方式是火力發(fā)電，即使用一些化石能源、煤炭以及其他的物體進(jìn)行燃燒發(fā)電，所以，伴隨著時(shí)間的發(fā)展，在未來發(fā)電技術(shù)的發(fā)展過程中，火力發(fā)電技術(shù)所造成的污染問題已經(jīng)被逐漸的邊緣化。然而，未來發(fā)電技術(shù)如果想替代火力發(fā)電技術(shù)，仍然還是有許多的問題。當(dāng)前使用的火力發(fā)電雖然對(duì)于環(huán)境造成的污染比較大，但是其發(fā)電的功率卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于光伏發(fā)電，并且電力也具有一定的穩(wěn)定性。與火力發(fā)電相比較，目前應(yīng)用的光伏發(fā)電系統(tǒng)卻僅僅依靠太陽(yáng)光能。會(huì)受到季節(jié)、空氣濕度等等環(huán)境因素的影響，對(duì)于光伏發(fā)電技術(shù)而言，具有不可控制的特點(diǎn)。因?yàn)楣夥l(fā)電系統(tǒng)的這層特點(diǎn)，所以，直接影響了系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性，與此同時(shí)，也極大地增加了光伏發(fā)電計(jì)劃的實(shí)施難度。依據(jù)《2018 年光伏發(fā)電通知》，可以得出，在未來，光伏發(fā)電系統(tǒng)的使用數(shù)量以及范疇還會(huì)繼續(xù)增加，這樣，電力企業(yè)的電力調(diào)控難度就會(huì)大大增加。

2.2 光伏發(fā)電站所引發(fā)的孤島效應(yīng)

在電路上，存在某些區(qū)域已經(jīng)存在電流通路，然而卻沒有實(shí)際的電流通過該區(qū)域，一般展現(xiàn)出電網(wǎng)失壓的現(xiàn)象，對(duì)于光伏發(fā)電系統(tǒng)來說，仍然對(duì)電力網(wǎng)絡(luò)中臨近的線路實(shí)施供電，往往這就是電流系統(tǒng)中的孤島效應(yīng)。目前，我國(guó)不僅僅在大范圍的推廣光伏發(fā)電系統(tǒng)，同時(shí)，光伏發(fā)電站的數(shù)量也在不斷增長(zhǎng)。因此，伴隨著光伏發(fā)電站的不斷增多，電流系統(tǒng)中的孤島效應(yīng)也會(huì)越來越多。光伏發(fā)電站產(chǎn)生的孤島效應(yīng)，不僅直接影響發(fā)電站的有關(guān)發(fā)電設(shè)備性能，還會(huì)造成電網(wǎng)的損壞，從而引發(fā)更大的電力災(zāi)害。例如，如果電流通路中存在孤島效應(yīng)，那么在電流通路中就不會(huì)存在任何的電流，此時(shí)，電力系統(tǒng)處于正常供電，將會(huì)直接威脅到電力系統(tǒng)維修人員維修，造成極大的安全問題。因此，作為電力調(diào)控中心的操作人員而言，需要保證電力網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

2.3 直接影響無功電壓的特征

在通常情況下，主要依靠太陽(yáng)能光照進(jìn)行發(fā)電的系統(tǒng)是光伏發(fā)電系統(tǒng)。因此，太陽(yáng)光照越充足，光伏發(fā)電系統(tǒng)所產(chǎn)生的電能就越多，根據(jù)光伏發(fā)電系統(tǒng)的這一特點(diǎn)，我國(guó)大多數(shù)的光伏發(fā)電站都位于太陽(yáng)能資源特別豐富的高海拔地區(qū)。比如，戈壁灘以及沙漠等地方，其他一些人煙相對(duì)稀少的地方也會(huì)建立光伏發(fā)電站。光伏發(fā)電站所處的位置相對(duì)偏僻，這些地區(qū)對(duì)于電能的需求較少，在電力資源的需求也相對(duì)較少。因此，導(dǎo)致光伏發(fā)電系統(tǒng)會(huì)存在一種普遍的現(xiàn)象，即電力網(wǎng)絡(luò)的容量極低。由于光伏發(fā)電系統(tǒng)對(duì)于太陽(yáng)能光照要求很高，且光伏發(fā)電系統(tǒng)產(chǎn)生的電能需要遠(yuǎn)距離高壓傳輸?shù)礁鱾€(gè)地區(qū)。所以，在電能的整個(gè)運(yùn)輸過程中，會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的電能變化，直接影響電網(wǎng)的平穩(wěn)運(yùn)行，電能的變化也會(huì)直接影響電能的遠(yuǎn)距離傳輸，對(duì)于電網(wǎng)系統(tǒng)中的無功平衡產(chǎn)生很大的影響，從而對(duì)整個(gè)電網(wǎng)平衡性造成巨大的沖擊。

2.4 影響了繼電保護(hù)

光伏發(fā)電并網(wǎng)運(yùn)行系統(tǒng)使得光伏電網(wǎng)呈現(xiàn)出了雙向性的特征，在這一現(xiàn)狀下，電網(wǎng)故障期間短路電流出現(xiàn)了變化，無論是大小、分布還是方向等，都成為了幾項(xiàng)影響因素，基于此，裝設(shè)繼電保護(hù)裝置成為了光伏發(fā)電系統(tǒng)內(nèi)十分關(guān)鍵的一個(gè)環(huán)節(jié)。通過這種方式，可以進(jìn)一步提高電網(wǎng)穩(wěn)定性，防止出現(xiàn)返送電情況。通常情況下，在電網(wǎng)中繼電保護(hù)裝置可以起到電力保護(hù)作用，避免電網(wǎng)受到損害。但是，在電網(wǎng)系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行過程中，并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)向電網(wǎng)在輸入功率時(shí)，往往會(huì)導(dǎo)致保護(hù)區(qū)域的大幅度縮減，繼電保護(hù)設(shè)備難以保護(hù)電網(wǎng)，致使電網(wǎng)受到影響，這樣就弱化了繼電保護(hù)裝置的可靠性和穩(wěn)定性。

2.5 影響了電能的質(zhì)量

在電力系統(tǒng)的運(yùn)行管理工作中，電能質(zhì)量的管理是電力系統(tǒng)中最為重要的部分，電能質(zhì)量不僅僅象征電力企業(yè)，同時(shí)也代表著電力企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力。在光伏發(fā)電系統(tǒng)中，并網(wǎng)運(yùn)行直接影響著電力企業(yè)的電能質(zhì)量。眾所周知，如果想檢測(cè)電網(wǎng)的電能質(zhì)量，最直觀的方式就是檢測(cè)電力系統(tǒng)中的電壓、頻率、波形。與傳統(tǒng)的發(fā)電系統(tǒng)相比較，光伏發(fā)電系統(tǒng)在檢測(cè)電能質(zhì)量方面是存在較大問題的，而產(chǎn)生這種問題的原因也大都與光伏發(fā)電系統(tǒng)的工作原理緊密相關(guān)。

如果光伏發(fā)電站處于并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，發(fā)電系統(tǒng)的電力容量就會(huì)增加。由于連接的光伏發(fā)電機(jī)組的數(shù)量不一樣，所以，往往導(dǎo)致傳統(tǒng)的發(fā)電系統(tǒng)在原先的結(jié)構(gòu)方面出現(xiàn)了很多的變化，因此，控制電網(wǎng)中的潮流就會(huì)變得愈發(fā)艱難。由于控制難度的增加，隨之帶來的就是電力調(diào)控難度的提升。光伏發(fā)電站處于并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，功率的變化都會(huì)對(duì)于電力系統(tǒng)造成不同程度的損害。另外，在整個(gè)光伏發(fā)電系統(tǒng)內(nèi)，發(fā)電設(shè)備的啟動(dòng)以及停止也會(huì)對(duì)于電力的傳輸造成影響，從而直接改變電里傳輸中電能的質(zhì)量，從而直接影響用電客戶的電力使用效果。除此之外，影響電能質(zhì)量的另外一個(gè)比較重要的因素是諧波污染，電力諧波與光伏發(fā)電系統(tǒng)中的逆變器有著緊密的關(guān)系。隨著電力能源設(shè)備的增加，使用的用電器功率也會(huì)隨之變大，消耗的電能也會(huì)不斷增高，如果運(yùn)行的時(shí)間過長(zhǎng)，諧波污染的可能性就越大，電能質(zhì)量所受的影響就越大。

3 對(duì)于光伏發(fā)電未來發(fā)展的建議

3.1 能源技術(shù)的提高以及電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化

光伏發(fā)電是利用太陽(yáng)能光照進(jìn)行電能的轉(zhuǎn)化，因此是一種清潔能源。然而，其自身也受到環(huán)境因素的制約，產(chǎn)生了穩(wěn)定性下降的現(xiàn)象，要想解決此種情況，就需要提升電網(wǎng)機(jī)構(gòu)的合理性。在能源技術(shù)內(nèi)，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和能源發(fā)展需求是否相一致和光伏能源以及電網(wǎng)兼容情況有著直接性的聯(lián)系，這是因?yàn)殡娋W(wǎng)是介入的重點(diǎn)，電網(wǎng)本身性能和能源技術(shù)介入聯(lián)系教秘?；诖耍瑥?qiáng)化電力調(diào)控的重點(diǎn)是掌握本地光伏發(fā)電的規(guī)模和分布情況，優(yōu)化電網(wǎng)運(yùn)行方式，探究直流輸電和柔性交流輸電技術(shù)，確保光伏發(fā)電系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

3.2 加強(qiáng)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)分布以及研究

光伏發(fā)電系統(tǒng)被積極的推行以及發(fā)展的過程中，需要重點(diǎn)做好光伏發(fā)電系統(tǒng)的規(guī)劃工作。由于受到光伏發(fā)電系統(tǒng)自身因素的影響，導(dǎo)致了光伏發(fā)電系統(tǒng)中的電能質(zhì)量大幅度降低。因此，需要對(duì)光伏發(fā)電站的電網(wǎng)負(fù)荷情況、電機(jī)容量以及電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)查研究，從而提升電能的質(zhì)量。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著光伏發(fā)電技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，我國(guó)的電力調(diào)控能力也會(huì)進(jìn)一步增強(qiáng)。因此，對(duì)于供電企業(yè)電力調(diào)控部門來說，在新的背景條件下，確保光伏發(fā)電技術(shù)的發(fā)展、提升電網(wǎng)的安全性是當(dāng)前調(diào)控工作的重點(diǎn)。因?yàn)楣夥l(fā)電技術(shù)具有不穩(wěn)定性以及不確定性，如果在電力調(diào)控工作中依然采用傳統(tǒng)的工作方法勢(shì)必不能滿足新形勢(shì)下的工作要求。因此，就要求電力調(diào)控部門結(jié)合實(shí)際的工作情況以及發(fā)展趨勢(shì)制定可行性方案，對(duì)傳統(tǒng)的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理調(diào)整，使用繼電器保護(hù)裝置以及管理方式進(jìn)行電力調(diào)控，同時(shí)，還要做好合理的規(guī)劃，進(jìn)一步促進(jìn)光伏發(fā)電技術(shù)的發(fā)展。