分布式光伏并網(wǎng)問題分析與建議

劉永貴

【摘 ?要】我國針對現(xiàn)階段經(jīng)濟發(fā)展與能源緊張之間的矛盾問題，提出了節(jié)能減排的口號，以此減少對不可再生能源的依賴，使用可再生的新能源進(jìn)行生產(chǎn)運行與活動。我國的供電局勢一直處于供不應(yīng)求的狀態(tài)，因此國家電網(wǎng)、供電單位提出了多方面的改進(jìn)措施，例如西電東輸、峰谷供電等，但是這僅能緩解部分供電危機，而采用目前應(yīng)用效果極佳的分布式光伏發(fā)電技術(shù)，可以保證滿足區(qū)域內(nèi)所有用電群體的用電需求，確保人們可以順利開展各項活動。

【關(guān)鍵詞】分布式;光伏并網(wǎng);問題

1分布式光伏電源概述

使用可再生的太陽能進(jìn)行電能轉(zhuǎn)化時，可以使用太陽能電池板將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，這種獲取電能的裝置即光伏電源，其依托太陽的光生伏特效應(yīng)，將太陽發(fā)出的熱量，在電池板等裝置的作用下，生產(chǎn)出電能，這種電能可以作為有效的電源供應(yīng)給所需的人使用。光伏電源的裝置結(jié)構(gòu)主要包括三部分，即控制器、太陽能電池板、逆變器，在共同作用下進(jìn)行電能的發(fā)電與儲存。這種電源的電壓等級較低，在生產(chǎn)使用的過程中，不會對環(huán)境造成破壞，使用靈活，尤其是對于一些偏遠(yuǎn)山區(qū)的居民而言，使用太陽能供電的效果好于電網(wǎng)供電，其應(yīng)用優(yōu)勢非常明顯。在使用區(qū)域發(fā)電后，該電源可以獨立使用，或者可以連接周邊的配電網(wǎng)共同配電。其有著較強的地區(qū)適應(yīng)性，儲備的電能基本可以供應(yīng)本地區(qū)人們的用電所需。但是在進(jìn)行電能轉(zhuǎn)化時，太陽能受氣候等因素干擾，容易出現(xiàn)輸出功率異常等情況，并網(wǎng)運行可能會對配電網(wǎng)運行的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響，使得電網(wǎng)的負(fù)荷調(diào)控?zé)o法順利進(jìn)行?，F(xiàn)階段，國家電網(wǎng)公司對于分布式光伏并網(wǎng)工作提出了規(guī)范性要求，使得光伏電源需要按照要求進(jìn)行并網(wǎng)輸電，減少并網(wǎng)后的不利影響。要求指出，首先，并網(wǎng)后光伏電源可以為電網(wǎng)輸送電力資源，且能夠促使電網(wǎng)穩(wěn)定運行。其次，接入的光伏電源數(shù)量需要控制，多個電源的總體影響較大，且接入的總?cè)萘啃杩刂?，不可超過上級變壓器有效負(fù)荷量的1/4。最后，該電源的短路和額定電流的比值需要在10kV以上;根據(jù)電網(wǎng)條件、裝機容量，確定并網(wǎng)電壓等級，一般光伏電源的電壓值處于8kV以下，或者低于8kV時，配電網(wǎng)的電壓值即為220kV等。如果接入的低電壓、高電壓均符合并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，則可以先進(jìn)行低電壓的并網(wǎng)。因此，供電單位在本地區(qū)的供電中，根據(jù)該項標(biāo)準(zhǔn)對并網(wǎng)工作進(jìn)行檢查監(jiān)督，找出影響電網(wǎng)穩(wěn)定性的因素，及時采取有效的手段進(jìn)行規(guī)避處理，確保分布式光伏并網(wǎng)工作的安全可靠性。

2分布式光伏發(fā)電對配電網(wǎng)的影響及存在的問題

2.1影響潮流分布

分布式光伏發(fā)電與傳統(tǒng)電源系統(tǒng)有較大差異，其受溫度、陽光輻射等外部環(huán)境影響較大，輸出功率容易變動，呈現(xiàn)浮動性特點。然而此類變化有規(guī)律可循，一般情況下，陽光晴朗時的光伏發(fā)電力度強，系統(tǒng)能夠正常運行，到了烏云密布天氣，系統(tǒng)電力微弱。受此特點影響，光伏電源在運行期間會對配電網(wǎng)帶來不利影響。傳統(tǒng)的配電網(wǎng)為輻射式結(jié)構(gòu)，電源連接在用戶端模處，利用分布式光伏發(fā)電技術(shù)后，相當(dāng)于在配電網(wǎng)中增加了電源數(shù)量，致使潮流分布更為復(fù)雜，容易出現(xiàn)逆流問題，而配電網(wǎng)中電壓也會受到影響，變得混亂。除此之外，分布式電源容量和連接位置也會對配電網(wǎng)中潮流的大小帶來影響，使之發(fā)生波動。

2.2電壓偏差與波動

光伏發(fā)電會對配電網(wǎng)中的電能質(zhì)量帶來影響，通常情況下，電力系統(tǒng)中存在不同負(fù)荷點，電壓會跟隨潮流流向逐漸下降。然而采用分布式光伏發(fā)電模式后，在潮流復(fù)雜的情況下，一旦出現(xiàn)逆流問題，會使傳輸功率降低，導(dǎo)致負(fù)荷點電壓上升，進(jìn)而出現(xiàn)電壓偏差。而光伏電源作為配電網(wǎng)系統(tǒng)中的關(guān)鍵部分，出力程度不同會導(dǎo)致潮流發(fā)生變化，憑借系統(tǒng)自身的能力很難對此進(jìn)行控制。如果工作人員并未按規(guī)定開啟與暫停分布式電源，在其接入或退出系統(tǒng)時，可能致使輸出功率大幅變化，電壓出現(xiàn)較大波動及閃變。另外，溫度變化、陽光強度等也會導(dǎo)致電流輸出功率浮動與電壓波動。

2.3諧波污染與孤島問題

在光伏電源供電期間，輸出的直流電經(jīng)過逆變器會轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟?，在配電網(wǎng)系統(tǒng)中可能出現(xiàn)諧波污染。一般情況下，工作人員可以加入合適的濾波器，對光伏容量較低的電源進(jìn)行控制，避免出現(xiàn)諧波污染。但是近年來，光伏發(fā)電規(guī)模逐漸擴大，配電網(wǎng)中電量日益增長，以此方式控制污染效果不佳，為此，我國技術(shù)人員需要繼續(xù)進(jìn)行研究與實踐，爭取早日提出可以解決此問題的對策。另外，分布式光伏發(fā)電也會導(dǎo)致孤島問題的出現(xiàn)，尤其在配電網(wǎng)斷電情況下，供電企業(yè)不易掌控光伏電源的情況。隨著并網(wǎng)系統(tǒng)的敷設(shè)，孤島面積會加大，帶來嚴(yán)重危害，影響人類與電力設(shè)備的正常工作。即便在供電恢復(fù)以后，配電網(wǎng)也會因為相位間的差異問題遭受沖擊。

3分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)問題的解決建議

3.1創(chuàng)新調(diào)壓設(shè)備

針對以上分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)存在的問題，技術(shù)人員需要深入研究，制定針對性的解決策略。為了改善配電網(wǎng)電壓偏差的情況，可以對調(diào)壓設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化與創(chuàng)新。在光伏發(fā)電模式下，企業(yè)需要引進(jìn)無功發(fā)生器、靜止補償設(shè)備等先進(jìn)系統(tǒng)，使其發(fā)揮作用，調(diào)節(jié)配電網(wǎng)的電壓。

3.2調(diào)節(jié)變壓器變比與光伏電源接入位置

對配電網(wǎng)中的變壓器變比進(jìn)行調(diào)解，可以科學(xué)分配線路的電壓，減小與預(yù)期的偏差程度，避免其超出供電范圍。在工作期間，技術(shù)人員需要先調(diào)節(jié)變壓器，之后再介入光伏電源，期間要對線路情況進(jìn)行實時探測，需多次調(diào)整變比，通過反復(fù)操作達(dá)到預(yù)期效果。如果部分配電網(wǎng)系統(tǒng)無法調(diào)節(jié)變壓器，技術(shù)人員需要對改變分接頭的壓力。如果依然無法平衡電壓，則更換其他類型的變壓器，選擇有載調(diào)壓功能的設(shè)備最佳，從而使其攜帶負(fù)載調(diào)壓，幫助范圍、速度達(dá)成標(biāo)準(zhǔn)。因為光伏電源會受太陽光照及輻射強度的影響，造成出力大小的波動，如果出力逐步增強，配電網(wǎng)線路潮流會隨之降低。

3.3運用靈活性策略

一般情況下，如果分布式光伏電源進(jìn)入量不同，使用一類調(diào)壓方式難以合理分布電壓，此時工作人員需要創(chuàng)新思維，采取靈活性策略進(jìn)行實踐?？梢酝綄夥娫唇尤胛恢眉白儔浩髯儽冗M(jìn)行調(diào)整，如此能夠縮短電壓高低差值，從而提高配電網(wǎng)系統(tǒng)的平衡穩(wěn)定性。但是在進(jìn)行具體操作時，要注意先后順序，需先調(diào)整光伏電源進(jìn)入位置，并觀測電壓值情況，如果其已達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，即不必進(jìn)行下一步驟。如未達(dá)成標(biāo)準(zhǔn)，則要對變壓器分接頭的電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而使配電網(wǎng)中的電壓合理分布，并保持平穩(wěn)。

3.4同步并網(wǎng)

同步并網(wǎng)是解決分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)問題的有效方式之一，在電源接入系統(tǒng)時，工作人員要確定配電網(wǎng)電壓與電源頻率的一致性。在電網(wǎng)系統(tǒng)閉合之前，也要跟蹤了解具體情況，在保證系統(tǒng)相位、頻率等參數(shù)符合標(biāo)準(zhǔn)后，方可開始閉合。以5000～1000kW容量的分布式電源為例，其頻率差達(dá)到0.2Hz，相位差與電壓差為15與5時，即符合標(biāo)準(zhǔn)。

4結(jié)論

綜上所述，近年來，分布式光伏電源被廣泛應(yīng)用在電力系統(tǒng)中，然而在其并網(wǎng)期間，會對配電網(wǎng)帶來不利影響，致使電力系統(tǒng)運行質(zhì)量降低。因此相關(guān)人員需要對該問題進(jìn)行深入研究，分析存在的原因，制定出應(yīng)對策略，可以對并網(wǎng)方式進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，合理方式調(diào)節(jié)電壓，從而促進(jìn)配電網(wǎng)的平穩(wěn)運行。

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（作者單位：新疆名品電力有限公司）