光伏發(fā)電接入智能配電網(wǎng)后的系統(tǒng)問題探究

解民，鄭江偉

(1.江蘇邳州市地方電力公司，江蘇 邳州 221300；2.西安交通大學(xué)，陜西 710049 ）

光伏發(fā)電是一種綠色環(huán)保的供電模式，但是光伏發(fā)電接入智能配電網(wǎng)后，會直接影響配電網(wǎng)系統(tǒng)的運行質(zhì)量。電力企業(yè)運營中，工作人員會采取多種措施，在保證光伏發(fā)電順利接入智能電網(wǎng)的同時，提高配電網(wǎng)的供電質(zhì)量。也就是說，工作人員要正視系統(tǒng)中存在的問題，并采取針對性控制措施，從而完善系統(tǒng)的運行性能。

1 光伏發(fā)電現(xiàn)狀

如今，我國在光伏發(fā)電領(lǐng)域取得了驕人的成就，這與我國的國情密不可分。隨著現(xiàn)代化技術(shù)的完善，人們對能源的需求也發(fā)生了改變，電力系統(tǒng)也需要面對較大的挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的煤炭和石油等能源矛盾日益顯現(xiàn)。對此，相關(guān)部門需積極研究新能源，替代傳統(tǒng)能源，以滿足工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和群眾社會生活的基本要求。

我國土地面積較大，光照資源十分豐富，光照資源分布合理，因此，光伏發(fā)電接入電網(wǎng)成為了當(dāng)前電力系統(tǒng)發(fā)展的重要趨勢。20 世紀70 年代，光伏發(fā)電進入國人視野，在發(fā)展的過程中得到廣泛應(yīng)用。該技術(shù)一方面滿足了社會對電力的需求，另一方面也符合節(jié)能環(huán)保的要求。將光伏發(fā)電接入到智能配電網(wǎng)，已經(jīng)成為電力系統(tǒng)發(fā)展的必經(jīng)之路，其不僅可以緩解我國的能源危機，而且也可控制環(huán)境污染問題。

2 光伏發(fā)電接入智能配電網(wǎng)后的系統(tǒng)問題

2.1 電壓穩(wěn)定性較差

智能電網(wǎng)中接入光伏發(fā)電后，會對系統(tǒng)產(chǎn)生十分顯著的影響。光伏發(fā)電是一種間歇性分布式能源，其自身的穩(wěn)定性較差，會威脅到系統(tǒng)電壓控制和電源輸送的穩(wěn)定性。天氣和光照強度等自然因素均會對光伏發(fā)電的發(fā)電量產(chǎn)生十分顯著的影響，配電網(wǎng)系統(tǒng)中接入光伏發(fā)電后，會大大降低電壓的穩(wěn)定性，進而影響電力系統(tǒng)的供電質(zhì)量，甚至出現(xiàn)短路和斷路等故障。如在大規(guī)模光伏發(fā)電站，可能受到電壓過高的影響，而出現(xiàn)系統(tǒng)運行異?；蛑兄惯\行的問題。

2.2 改變系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和潮流

智能配電網(wǎng)中并入光伏發(fā)電后，系統(tǒng)內(nèi)的負荷量會發(fā)生十分顯著的變化，同時也會出現(xiàn)電流分布不均的情況。再者，并網(wǎng)后，電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)也發(fā)生了較為明顯的變化，進而降低供電質(zhì)量，阻礙人們的生活日常，并在一定程度上影響電力產(chǎn)業(yè)的穩(wěn)步前行。另外，系統(tǒng)運行中會出現(xiàn)電流不規(guī)則交替和轉(zhuǎn)化等問題，從而削弱供電系統(tǒng)變化的靈活性，不利于系統(tǒng)的平穩(wěn)運行?，F(xiàn)階段，研究人員采取多種方式積極研究開發(fā)更為穩(wěn)定和安全的電網(wǎng)系統(tǒng)，以期高度發(fā)揮潮流的作用和價值，創(chuàng)建完善且全面的配電潮流系統(tǒng)，以系統(tǒng)潮流保障電力輸送。

2.3 諧波污染明顯

智能配電網(wǎng)中接入光伏發(fā)電后，系統(tǒng)直流在逆變轉(zhuǎn)化的作用下形成交流電，該過程中會產(chǎn)生大量的諧波，進而使電網(wǎng)出現(xiàn)諧波污染問題。電網(wǎng)當(dāng)中的光伏并電網(wǎng)系統(tǒng)容易出現(xiàn)超負荷運行的問題，對此，需結(jié)合實際設(shè)計濾波器，嚴格控制直流電與交流電轉(zhuǎn)化過程中諧波污染的程度?，F(xiàn)階段，光伏發(fā)電接入到智能配電網(wǎng)后，系統(tǒng)的發(fā)電量占比顯著增大。對此，有關(guān)部門需采取針對性措施治理諧波污染。如無法保證管理的有效性，出現(xiàn)諧波能量疊加問題，則諧波污染就會超出可控的范圍，若供電系統(tǒng)中出現(xiàn)若干諧波源，則并電系統(tǒng)內(nèi)可能會產(chǎn)生其他諧波，進一步影響供電的質(zhì)量。

3 解決光伏發(fā)電接入智能配電網(wǎng)后的系統(tǒng)問題的有效措施

3.1 加強電能質(zhì)量監(jiān)控

光伏發(fā)電并入配電網(wǎng)后，會直接降低配電系統(tǒng)的電能質(zhì)量，經(jīng)常出現(xiàn)電壓閃爍、電壓短路等諸多電能質(zhì)量問題和隱患。加大電網(wǎng)系統(tǒng)電能質(zhì)量控制力度，可增強電網(wǎng)運行的安全性和穩(wěn)定性。對此，工作人員可減少分布式電源開關(guān)的操作次數(shù)，采用逆變器在智能配電網(wǎng)中并入光伏發(fā)電電源，最大限度地規(guī)避光伏電源輸出功率變化，進而影響系統(tǒng)電壓。為控制諧波污染，還需在諧波電壓較高的母線上安裝濾波器。研究人員也要積極研究多功能逆變器，逆變器與濾波器共同工作，借助額定電壓最大輸出功率監(jiān)控逆變器輸出電流，有效控制諧波電壓，減少諧波對電能質(zhì)量的負面影響。

3.2 優(yōu)化繼電保護設(shè)計

智能配電網(wǎng)并入光伏發(fā)電后，配電網(wǎng)是一種多能源合并的電源系統(tǒng)，電網(wǎng)當(dāng)中原有的繼電保護裝置無法保證繼電保護的效果。因此，需結(jié)合實際不斷優(yōu)化和完善系統(tǒng)繼電保護，明確其保護方向。如系統(tǒng)發(fā)生運行故障，則工作人員需及時切斷分布式電源，調(diào)至原繼電保護方式。該方式可在一定程度上影響系統(tǒng)的運行速度，并未充分考量分布式電源斷開的時限，且在切斷電源的過程中也會引發(fā)諸多的質(zhì)量問題。對此，人員要調(diào)整切斷電源過程中的時限配合，為分布式電源獨立配電，這種設(shè)計方式能夠在分布式電源處于故障狀態(tài)下，借助繼電保護規(guī)避大范圍停電現(xiàn)象，從而改進電力系統(tǒng)的運行質(zhì)量。

3.3 重視故障評估處理

配電系統(tǒng)的穩(wěn)定性評估結(jié)果與諸多因素均有著十分緊密的聯(lián)系。如并入方式、接入地點和電源的運行特點等。光伏發(fā)電或其他分布式電源接入到配電網(wǎng)后，能夠增強系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。但是若將光伏發(fā)電或其他分布式電源并入配電網(wǎng)，則系統(tǒng)的穩(wěn)定性也會隨之下降。所以，并入時務(wù)必認真分析和評估光伏發(fā)電運行的主要特點，同時綜合探究運行特點對電網(wǎng)運行質(zhì)量的影響，研究最佳接入方式、最佳接入點、系統(tǒng)運行中可能出現(xiàn)的問題以及問題的對策，設(shè)計評估和處理方案，在評估的過程中要將當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件及系統(tǒng)的建設(shè)成本納入到評估指標中。

3.4 預(yù)測輸出功率

預(yù)測光伏發(fā)電輸出功率能夠更好地把控光伏發(fā)電運行概況，同時也可積極協(xié)調(diào)電網(wǎng)電流分布、負荷分布的關(guān)系。光伏發(fā)電有效輸出功率預(yù)測的研究十分有限，且研究缺乏深度。預(yù)測中，工作人員需結(jié)合系統(tǒng)實際完成光伏發(fā)電配網(wǎng)建模，并依據(jù)電站位置的光照敷設(shè)至模擬光伏發(fā)電功率，借助專業(yè)的計算公式預(yù)測輸出功率。但是，很多因素均會影響光伏電源的輸出功率，且其極易發(fā)生較大的變化。因此，在未來的發(fā)展中依然需要加大研究力度，開發(fā)更為合理和完善的預(yù)測方法。

3.5 深入研究微網(wǎng)變化

近年來，微網(wǎng)管理技術(shù)得以廣泛應(yīng)用，微網(wǎng)能夠有效管理配電系統(tǒng)內(nèi)部中小容量分布式電源，而且電源接入電網(wǎng)后也會影響微網(wǎng)的運行狀態(tài)。目前，我國智能配電網(wǎng)發(fā)展水平顯著提高，分布式電源在配電網(wǎng)中合并使用，已成為重要的發(fā)展趨勢。微網(wǎng)設(shè)計需充分滿足該技術(shù)的整體發(fā)展趨勢，改進配電網(wǎng)系統(tǒng)管理的整體質(zhì)量。在研究的過程中，還需全面考量微網(wǎng)的結(jié)構(gòu)、電源的容量、負荷分布以及電源接入的基本方法，分析分布式電源接入智能配電網(wǎng)后，微網(wǎng)可能發(fā)生的變化，以此為基礎(chǔ)完成微網(wǎng)建模。與此同時，仔細研究不同類型的擾動問題。在不同的接觸和控制方法下，研究微網(wǎng)的動態(tài)特點。

3.6 積極協(xié)調(diào)系統(tǒng)運行狀態(tài)

為滿足光伏發(fā)電系統(tǒng)接入智能配電網(wǎng)和配電系統(tǒng)一體化運行的要求，人員需借助智能配電網(wǎng)管理體系調(diào)節(jié)系統(tǒng)供電。如調(diào)節(jié)電網(wǎng)系統(tǒng)的能量，在光照不足的條件下，實現(xiàn)系統(tǒng)正常供電。也就是說，人員需積極研究分布式電源接入智能電網(wǎng)后，電源運行輸出功率平衡是否發(fā)生變化。另外，高度重視大梁分布式電源同時接入電網(wǎng)系統(tǒng)后系統(tǒng)的接受能力和系統(tǒng)的運行狀態(tài)。

部分地區(qū)在光照充足的季節(jié)容易出現(xiàn)輸出功率大于用電需求，而在光照不足的季節(jié)，則會出現(xiàn)輸出功率無法滿足供電需求的情況。對此，可采用能力存儲方式平衡不同時間段輸出功率的差值，也可深入研究不同季節(jié)配電系統(tǒng)的運行方案，注重系統(tǒng)運行的協(xié)調(diào)性和穩(wěn)定性。為了解決氣候和光照輻射變化明顯的問題，務(wù)必嚴格控制系統(tǒng)無功運行的方式，提高系統(tǒng)有功運行的功率，也可在電源附近安裝無功補償設(shè)備實現(xiàn)電壓補償，嚴格控制光伏發(fā)電接入電后的電壓變化。光伏電站智能配電設(shè)計中，要求工作人員結(jié)合電站周圍能源、交通概況、輻射強度變化和自然條件開展相關(guān)工作。

4 結(jié)語

光伏發(fā)電并入配電網(wǎng)后，直接影響著配電系統(tǒng)的運行質(zhì)量，無法充分滿足人們的生產(chǎn)和生活需要。對此，有必要結(jié)合實際采取有效的解決措施，合理設(shè)計配電系統(tǒng)，完善智能配電網(wǎng)供電機制，以此促進供電系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。