適應(yīng)光伏并網(wǎng)的電力優(yōu)化調(diào)度方法

高晗

摘要：光伏新能源的應(yīng)用在很大程度上緩解了傳統(tǒng)能源日益枯竭的局面，但是大規(guī)模光伏并網(wǎng)對電網(wǎng)建設(shè)也造成很大影響，文章主要從光伏并網(wǎng)出發(fā)，探討當(dāng)前環(huán)境下電力系統(tǒng)現(xiàn)狀，并探討電力優(yōu)化調(diào)度的有效對策。

關(guān)鍵詞：光伏并網(wǎng);電力并網(wǎng);調(diào)度優(yōu)化;電力調(diào)度

1光伏并網(wǎng)相關(guān)概述

光伏發(fā)電就是不同極性（P/N）半導(dǎo)體材料相結(jié)合生成異質(zhì)結(jié)，其內(nèi)部載流子在光照條件下定向移動產(chǎn)生內(nèi)建電場形成光電壓和光電流，這一現(xiàn)象叫做光生伏特效應(yīng)。該過程主要包括三個部分，第一，光照條件下PN結(jié)處半導(dǎo)體發(fā)生電子躍遷形成電子空穴對（即激子）;第二，PN結(jié)處自由移動的多子擴(kuò)散或漂移至非均勻勢場區(qū);第三，在內(nèi)部能級差產(chǎn)生的勢場作用下電子和空穴分離。當(dāng)異質(zhì)結(jié)連接有外電路時，光照條件下PN結(jié)內(nèi)部光生載流子產(chǎn)生定向移動并形成回路，即光電流。這一過程稱為光伏發(fā)電。大規(guī)模光伏發(fā)電是通過組合排列光伏器件將太陽能轉(zhuǎn)化成電能，并且主要以分布式發(fā)電形式并入電網(wǎng)。第三是逆變器，其主要作用就是將光伏電池產(chǎn)生的低壓直流電轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的交流電，為負(fù)載提供電能。第四是充放電控制器，其主要作用是控制蓄電池合理的充、放電過程，避免為負(fù)載提供不穩(wěn)定電能。

2大規(guī)模光伏發(fā)電對電力系統(tǒng)的影響

2.1對有功頻率特性的影響

結(jié)合光伏發(fā)電的實(shí)際應(yīng)用情況，可知其具有這些方面的特性：其電源是靜止元件，不會產(chǎn)生轉(zhuǎn)動慣量;發(fā)電時的外出力不恒定，具有隨機(jī)變化的特性：不同時間段的有功與無功動態(tài)特性有所差異，且電源的抗擾動能力弱，會引發(fā)脫網(wǎng)故障;對逆變器依賴性強(qiáng)，具有良好的四象限控制能力。光伏發(fā)電這些方面的特性給電力系統(tǒng)的有功功率產(chǎn)生了一定的影響。具體包括：會影響系統(tǒng)的調(diào)頻效果、調(diào)度過程中的經(jīng)濟(jì)性;備用設(shè)備的優(yōu)化策略發(fā)生變化;系統(tǒng)既有的等效轉(zhuǎn)動慣量發(fā)生變化，會使極端條件下的頻率變化幅度加大;保護(hù)動作異常等。

2.2影響光伏發(fā)電系統(tǒng)無功電壓特性

大規(guī)模光伏發(fā)電系統(tǒng)并入電網(wǎng)會影響無功電壓，具體表現(xiàn)為電壓電流不穩(wěn)和電壓頻率超限等。光伏發(fā)電并網(wǎng)過程中，換流器的引入會導(dǎo)致電網(wǎng)產(chǎn)生諧波電流，從而使電網(wǎng)電壓發(fā)生諧波畸變。并且該畸變會受光伏發(fā)電系統(tǒng)中電抗器以及配電網(wǎng)中的電容器諧振作用而被放大。此外，光伏發(fā)電的輸出功率受自然界溫度、光照強(qiáng)度等因素影響而產(chǎn)生波動，在并網(wǎng)過程中，光伏電源的輸入功率變化會影響公共電網(wǎng)原有電壓穩(wěn)定性。最后，目前大規(guī)模光伏發(fā)電系統(tǒng)需進(jìn)一步提高無功電壓支撐能力，增強(qiáng)電壓及其頻率穩(wěn)定性，進(jìn)而提高發(fā)電質(zhì)量。

2.3光伏并網(wǎng)位置對配電網(wǎng)的影響

配電網(wǎng)中的并網(wǎng)位置存在Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型三種存在狀態(tài)。當(dāng)光伏發(fā)電系統(tǒng)輸出電壓的功率損耗逐漸增大時，距離薄弱配電節(jié)點(diǎn)最近的Ⅰ型并網(wǎng)位置會在靜態(tài)電壓的促進(jìn)下，發(fā)生明顯的穩(wěn)壓遷移。而Ⅱ型并網(wǎng)位置與薄弱配電節(jié)點(diǎn)距離較遠(yuǎn)，而隨著靜態(tài)電壓穩(wěn)定裕度的增加，輸出電壓的負(fù)荷支撐作用會對并網(wǎng)電子容量產(chǎn)生明顯的抑制作用，為避免相鄰線路有用功損耗的逐漸增加，Ⅱ型并網(wǎng)位置會采取靠近上級電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的方式，保持配電網(wǎng)電壓的穩(wěn)定性。在光伏發(fā)電系統(tǒng)保持分散接入條件時，Ⅲ型并網(wǎng)位置的接入狀態(tài)會逐漸向著輸出薄弱節(jié)點(diǎn)靠近，此時一部分發(fā)電節(jié)點(diǎn)會保持?jǐn)嗬m(xù)接入狀態(tài)，在上級電網(wǎng)的穩(wěn)壓條件得到保障時，Ⅲ型并網(wǎng)位置不再發(fā)生改變，并在系統(tǒng)穩(wěn)流輸出條件的控制下，使配電網(wǎng)的電壓逐漸趨于穩(wěn)定。

3適應(yīng)光伏并網(wǎng)的電力優(yōu)化調(diào)度方法

3.1孤島效應(yīng)的改善方法

對于該問題可以通過檢修手段進(jìn)行檢測，以此有針對性地進(jìn)行故障處理。目前較常用的檢測手段有被動式檢測法。當(dāng)電網(wǎng)斷電后，使用該手段可以對逆變器的工作參數(shù)進(jìn)行調(diào)查，如果檢出的輸出功率以及負(fù)載功率之間存在較大的差異，就表明存在孤島效應(yīng)，當(dāng)上述兩個功率的值相差不大時，該法檢出的效果不理想。同時，還可以使用主動式檢測法。該法在檢查時，需要對逆變器主動進(jìn)行參數(shù)調(diào)整，以此來對電網(wǎng)的運(yùn)行進(jìn)行干擾。

3.2加強(qiáng)風(fēng)險控制

風(fēng)險控制技術(shù)的研發(fā)，能保證用戶用電過程的安全性，當(dāng)下家裝分布式系統(tǒng)設(shè)備在安裝過程中常見的風(fēng)險類型有電壓保護(hù)風(fēng)險，繼電保護(hù)風(fēng)險等。在對以上風(fēng)險防控期間，相關(guān)人員一定要嚴(yán)格依照有關(guān)規(guī)范與操作規(guī)則操作，給予安裝過程高度重視。精確設(shè)置與調(diào)控設(shè)備參數(shù)，能使發(fā)電設(shè)備設(shè)施后續(xù)運(yùn)行安全性有一定保障。另外，技術(shù)人員在實(shí)踐中應(yīng)連續(xù)優(yōu)化控制設(shè)施與監(jiān)控裝備，力爭實(shí)現(xiàn)對電力系統(tǒng)運(yùn)行故障的全面性、實(shí)時性監(jiān)測，同時結(jié)合技術(shù)監(jiān)測期間發(fā)現(xiàn)的不足，深入分析問題成因，并及時實(shí)施針對性改善措施。針對設(shè)備的關(guān)鍵點(diǎn)，安設(shè)相關(guān)的絕緣裝備與避雷裝備，以優(yōu)化繼電保護(hù)工作效率。

3.3改善電網(wǎng)運(yùn)行環(huán)境

首先可以在光伏電源接入后，對于電源周圍的太陽能光照強(qiáng)度、云層的厚度等數(shù)據(jù)進(jìn)行準(zhǔn)確調(diào)查，然后利用技術(shù)構(gòu)建光伏發(fā)電功率預(yù)測模型，根據(jù)氣候的變化情況，預(yù)測同一類、不同季節(jié)太陽能發(fā)電時的功率數(shù)據(jù)，找出其中的規(guī)律，為并網(wǎng)后電網(wǎng)有效運(yùn)行的控制工作提供依據(jù)。其次，結(jié)合供電區(qū)域的光照情況，調(diào)整光伏電源的設(shè)置區(qū)域，以此提高光伏電源的穩(wěn)定性。

3.4提高儲能水平

要對太陽能光伏發(fā)電并網(wǎng)加強(qiáng)控制，在光伏系統(tǒng)當(dāng)中的電池具有一定的充電作用，能夠?qū)κＳ嚯娔苓M(jìn)行有效的儲存，而具有電能儲存功能的太陽能系統(tǒng)，與光伏模塊及電池進(jìn)行連接，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行負(fù)荷的接入，能夠使光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)得到有效的簡化，在對其并網(wǎng)操作進(jìn)行強(qiáng)化的過程中，還可對網(wǎng)聯(lián)逆變器加強(qiáng)引入，使并網(wǎng)系統(tǒng)的電流相位得到保證，從而對各種用電需求進(jìn)行有效的滿足，使電能功率得到有效的提升。

結(jié)語

目前國家一直鼓勵光伏發(fā)電項目靠近電力負(fù)荷建設(shè)，接入中低壓配電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)電力就近消納。太陽能光伏市場應(yīng)用將呈現(xiàn)寬領(lǐng)域、多樣化的趨勢，適應(yīng)各種需求的光伏產(chǎn)品將不斷問世，除了大型并網(wǎng)光伏電站外，與建筑相結(jié)合的光伏發(fā)電系統(tǒng)、小型光伏系統(tǒng)、離網(wǎng)光伏系統(tǒng)等也將快速興起，因此光伏并網(wǎng)后的優(yōu)化調(diào)度方法將發(fā)揮更加重要的作用。

參考文獻(xiàn)

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