光伏發(fā)電接入智能配電網(wǎng)后的系統(tǒng)問題綜述

劉伶

摘要：電力作為我國的支柱性產(chǎn)業(yè)，為我國的國民經(jīng)濟(jì)做出了巨大的貢獻(xiàn)。保證國民經(jīng)濟(jì)的正常發(fā)展就是保證人民的切身利益，使人們的生活水平得到提高，促進(jìn)各行各業(yè)的生產(chǎn)和發(fā)展。所以，要重視電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行，加強(qiáng)對(duì)電力系統(tǒng)安全的防護(hù)措施，并不斷完善網(wǎng)絡(luò)監(jiān)管系統(tǒng)，對(duì)電網(wǎng)的運(yùn)行實(shí)施全方位的嚴(yán)密監(jiān)控，保障電力的正常傳輸，供電系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，促進(jìn)我國經(jīng)濟(jì)綠色可持續(xù)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：光伏發(fā)電;智能配電網(wǎng);問題研究

引言

光伏發(fā)電作為一種節(jié)約、環(huán)保型供電方式，在生產(chǎn)生活中使用日趨廣泛，但是在接入智能配電往后，對(duì)整個(gè)配電網(wǎng)系統(tǒng)的正常運(yùn)行工作造成了一定的影響或問題。如何實(shí)現(xiàn)讓光伏發(fā)電暨能及時(shí)接入智能配電網(wǎng)運(yùn)行，又減少配電網(wǎng)供電質(zhì)量受損的問題，成了現(xiàn)在電力企業(yè)技術(shù)研究的方向。只有改善目前存在的系統(tǒng)問題，才能推動(dòng)電力企業(yè)技術(shù)的進(jìn)步，才能保證供電系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

1光伏發(fā)電系統(tǒng)并入電網(wǎng)存在的主要問題

1.1間歇性和波動(dòng)性發(fā)電

利用光伏進(jìn)行發(fā)電對(duì)天氣的變化比較敏感，隨輻照度的變化會(huì)產(chǎn)生間歇性和波動(dòng)性變化。電源并網(wǎng)之后，其電量變化的隨機(jī)性增強(qiáng)，調(diào)節(jié)性變差，并且還會(huì)帶來很大的沖擊電流，從而引起一些繼發(fā)性問題，比如電網(wǎng)頻率出現(xiàn)偏移、引起電壓閃爍或者諧波，產(chǎn)生電壓脈沖，導(dǎo)致電壓急劇跌落，引起發(fā)射頻率轉(zhuǎn)移，出現(xiàn)短時(shí)間斷電等，最終會(huì)導(dǎo)致電力體系的安全穩(wěn)定性遭到打擊。假如逆變器沒有低壓穿越的功能，在逆變器并網(wǎng)時(shí)，電壓急劇減低，很容易引起電網(wǎng)短時(shí)故障，破壞電網(wǎng)的安全。這些問題帶來的影響和連接點(diǎn)電壓的級(jí)別、短路上的容量、聯(lián)網(wǎng)的設(shè)施和其調(diào)控方式、電源的型號(hào)和其并網(wǎng)容量等有密切的關(guān)系。

1.2注入電網(wǎng)的諧波

由于光伏發(fā)電系統(tǒng)產(chǎn)生的直流電均通過電力電子裝置變換成與電網(wǎng)同頻同相的交流電并網(wǎng)，電力電子裝置會(huì)產(chǎn)生一定的諧波和直流分量，并注入電網(wǎng)。諧波電流注入電網(wǎng)后，會(huì)引起電網(wǎng)電壓、電流波形畸變，影響電網(wǎng)電能質(zhì)量，還會(huì)造成電力系統(tǒng)繼電保護(hù)、自動(dòng)裝置誤動(dòng)作，影響用戶的用電可靠性和電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行。

1.3孤島現(xiàn)象

孤島現(xiàn)象指的是電網(wǎng)突然出現(xiàn)故障的時(shí)候，并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)仍然可以對(duì)其中可以正常工作的部分進(jìn)行供電，并且和本地負(fù)載接通成為獨(dú)立形態(tài)。在孤島現(xiàn)象中，孤島中的電壓和頻率都和電網(wǎng)沒有任何關(guān)系，假如電壓和頻率異常，超出正常范圍，那么肯定會(huì)對(duì)設(shè)備和系統(tǒng)能夠造成一定的破壞。

1.4并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)

到目前為止，我國還沒有通用的光伏發(fā)電系統(tǒng)的并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)有的多是關(guān)于大中型光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的技術(shù)規(guī)定，相關(guān)并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)、系統(tǒng)檢測和認(rèn)證體系等還在逐漸完善中。事實(shí)上，目前關(guān)于大中型光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)對(duì)電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定性、電能質(zhì)量、系統(tǒng)潮流和無功補(bǔ)償?shù)鹊挠绊?，以及電網(wǎng)接納能力與光伏并網(wǎng)容量的關(guān)系等方面的技術(shù)問題尚沒有確切定論，對(duì)接入系統(tǒng)的有功/無功控制能力、電能質(zhì)量及低電壓穿越能力等也沒有確切技術(shù)指標(biāo)，另外還包括逆變器可靠性、輸配電設(shè)備、智能量測系統(tǒng)及系統(tǒng)安全性方面的檢測。隨著大中型光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的發(fā)展，電網(wǎng)的接納能力、并網(wǎng)技術(shù)指標(biāo)、配套政策法規(guī)等方面的標(biāo)準(zhǔn)會(huì)不斷完善。

2光伏發(fā)電接入智能配電網(wǎng)系統(tǒng)問題的具體解決措施

2.1電能質(zhì)量監(jiān)控

由于光伏發(fā)電接人智能配電網(wǎng)會(huì)對(duì)整體的電網(wǎng)系統(tǒng)造成嚴(yán)重的影響，從而使得整個(gè)的電能方面出現(xiàn)問題，比如：電壓閃爍、電壓短路以及電壓運(yùn)作頻率改變頻繁等現(xiàn)象，這些現(xiàn)象都會(huì)引起電網(wǎng)系統(tǒng)瞬間斷電，或者是讓電網(wǎng)質(zhì)量方面的問題進(jìn)一步增加。針對(duì)這些問題，首先要使用具有濾波性能良好的逆變器，，從而從源頭讓電能質(zhì)量提高;其次，還要安裝濾波器，消除各類諧波，將濾波器和逆變器二者結(jié)合起來，通過對(duì)額定電壓電流的輸出監(jiān)控，從而能從整體對(duì)光伏發(fā)電諧波電壓進(jìn)行控制。

2.2優(yōu)化調(diào)度和協(xié)調(diào)運(yùn)行

光伏發(fā)電接入智能配電網(wǎng)后會(huì)對(duì)原來的電網(wǎng)系統(tǒng)造成沖擊，所以要對(duì)并網(wǎng)后的系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)度和協(xié)調(diào)運(yùn)行。光伏發(fā)電接入智能配電網(wǎng)后首先應(yīng)該滿足整體區(qū)域的正常供電，在必要的情況下還可以通過新的配電網(wǎng)系統(tǒng)對(duì)全網(wǎng)的電能進(jìn)行合理的調(diào)度，使其經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行，如此靈活的電力調(diào)度，使電力系統(tǒng)可以不受光照、陰雨天氣等因素的影響正常運(yùn)行。在實(shí)際電力系統(tǒng)運(yùn)行過程中，配電網(wǎng)會(huì)面臨具有高滲透率的光伏電源接入，所以電力研究人員要提高對(duì)大規(guī)模分布式電源接入配電網(wǎng)的影響狀況的分析，掌握配電網(wǎng)對(duì)此類電能的消化機(jī)理，從而找出平衡二者的辦法，對(duì)其進(jìn)行有效的控制，解決光伏發(fā)電接入智能配電網(wǎng)后的問題。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，，風(fēng)電輸出會(huì)穩(wěn)定性低，光伏發(fā)電的供電保證率好，此時(shí)的電能輸出比風(fēng)能發(fā)電更具有穩(wěn)定性。我國在開采電能的過程中，越來越注重節(jié)能環(huán)保的理念，風(fēng)能和光能的互補(bǔ)可以將環(huán)保的精神貫徹供電的始終，可以充分地利用分儲(chǔ)式的能源裝置，使電能的傳輸更加安全、穩(wěn)定、可靠。所以，此類混合可再生的能源可以有效地對(duì)發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行進(jìn)行協(xié)調(diào)處理，從而深入研究存在的問題，獲取最大的效益。對(duì)于高級(jí)的配電運(yùn)行框架，要對(duì)可再生能源進(jìn)行互聯(lián)和接口的研究，這種混合式的并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)會(huì)對(duì)不同的負(fù)荷、電網(wǎng)電價(jià)的波動(dòng)進(jìn)行有效的控制。

2.3通過光功率預(yù)測控制輸出功率

光伏發(fā)電接入智能配電網(wǎng)后造成系統(tǒng)輸出功率不穩(wěn)定，可以通過對(duì)光伏發(fā)電的輸出功率預(yù)測來實(shí)現(xiàn)輸出功率的控制。通過對(duì)輸出功率的預(yù)測，可以對(duì)光伏發(fā)電運(yùn)行的整體情況進(jìn)行掌握，能夠更好的對(duì)配電網(wǎng)電流分布、負(fù)荷分布和電流分布進(jìn)行協(xié)調(diào)，這樣就能對(duì)輸出功率進(jìn)行控制。目前對(duì)輸出功率的預(yù)測是根據(jù)配電網(wǎng)的實(shí)際情況，創(chuàng)建光伏發(fā)電配電網(wǎng)模型，然后根據(jù)光照幅度等一系列數(shù)據(jù)，通過精確的計(jì)算，然后進(jìn)行預(yù)測。這樣就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)光伏發(fā)電接入配電網(wǎng)后的系統(tǒng)輸出功率的控制，使配電網(wǎng)系統(tǒng)在輸出功率穩(wěn)定的情況下，提高供電質(zhì)量和效率。

2.4繼電保護(hù)設(shè)計(jì)

將光伏發(fā)電電源接人智能配電網(wǎng)后，配電網(wǎng)系統(tǒng)成為一項(xiàng)多種電源合并的電源系統(tǒng)，原先的繼電保護(hù)儀器不能滿足系統(tǒng)繼電保護(hù)需求，所以應(yīng)當(dāng)優(yōu)化系統(tǒng)的繼電保護(hù)，使其具備保護(hù)方向性特點(diǎn)。通常當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)運(yùn)行故障時(shí)，工作人員會(huì)采取切斷一切分布式電源，恢復(fù)原先繼電保護(hù)的方法進(jìn)行電網(wǎng)系統(tǒng)繼電保護(hù)。該方法的不足之處在于減緩了系統(tǒng)運(yùn)行速度，沒有考慮分布式電源斷開時(shí)限問題，同時(shí)經(jīng)常性的切斷電源容易損壞系統(tǒng)設(shè)備。因此可以通過完善切斷電源方案中的時(shí)限配合問題、采取分布式電源單獨(dú)配電的方法來解決光伏發(fā)電接人配電網(wǎng)后系統(tǒng)繼電保護(hù)不足問題。經(jīng)過這樣的繼電保護(hù)設(shè)計(jì)，當(dāng)分布式電源出現(xiàn)運(yùn)行故障，通過繼電保護(hù)，其故障只會(huì)導(dǎo)致較小面積內(nèi)出現(xiàn)停電現(xiàn)象，不會(huì)影響整體配電系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

結(jié)束語

綜上所述，今后應(yīng)將光伏發(fā)電作為一種重要的分布式電源，納入建設(shè)堅(jiān)強(qiáng)智能配電網(wǎng)的總體研究框架中。從基礎(chǔ)問題入手，以高層次優(yōu)化應(yīng)用為目標(biāo)，以良好的實(shí)驗(yàn)環(huán)境為科研平臺(tái)，進(jìn)一步開展多方面實(shí)用化研究，以滿足智能配電網(wǎng)的發(fā)展需求。

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