淺析分布式光伏并網(wǎng)對(duì)電能質(zhì)量的影響及對(duì)策

陸志繁

摘要：作為一種重要的新能源利用途徑，分布式光伏并網(wǎng)不斷滲透使得配電網(wǎng)的電能質(zhì)量水平也會(huì)從某種程度上受到影響，引發(fā)配電網(wǎng)的輸出功率隨機(jī)性、波動(dòng)性和不可調(diào)和性，配電網(wǎng)也非常容易出現(xiàn)閃變或者是電壓波動(dòng)等狀況。因此分布式光伏并入配電網(wǎng)絡(luò)必須要采取更加合理的方式，才能保障整個(gè)電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性。本文主要對(duì)分布式光伏并網(wǎng)對(duì)配電網(wǎng)店的質(zhì)量的影響進(jìn)行探討，并提出了相應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施。

關(guān)鍵詞：分布式光伏并網(wǎng);電能質(zhì)量;配電網(wǎng)

引言

在我國工業(yè)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展過程中傳統(tǒng)石化能源的消耗不斷加劇，由此不僅導(dǎo)致了嚴(yán)重的生態(tài)環(huán)境破壞，而且也進(jìn)一步加劇了溫室效應(yīng)，在此情形下人們對(duì)新能源技術(shù)的應(yīng)用更加關(guān)注。在新能源發(fā)電技術(shù)中光伏發(fā)電屬于一個(gè)非常重要的組成部分，光伏發(fā)電技術(shù)在我國也取得了快速發(fā)展。但是配電網(wǎng)來并入分布式網(wǎng)絡(luò)的過程中會(huì)受到一定影響，因此必須要不斷提升分布式光伏并網(wǎng)應(yīng)用效果，這樣才能有效改善配電網(wǎng)絡(luò)的電能質(zhì)量。

1 分布式光伏并網(wǎng)對(duì)電能質(zhì)量的影響分析

隨著我國分布式光伏電源在配電網(wǎng)運(yùn)行中滲透率的不斷提升，傳統(tǒng)電力系統(tǒng)運(yùn)行在一定程度上受到影響，而且也會(huì)對(duì)配電網(wǎng)整體電能質(zhì)量產(chǎn)生影響。分布式光伏通常情況下是在配電箱末端位置介入，非常接近終端負(fù)荷電氣，因此可以實(shí)現(xiàn)就近供給電能，也可以讓饋線中的功率傳輸?shù)玫接行Э刂?而且也可以就地實(shí)現(xiàn)無功補(bǔ)償，能夠很好的發(fā)揮出接入點(diǎn)電壓的支撐作用[1]。分布式光伏并網(wǎng)發(fā)電與其他新能源可以實(shí)現(xiàn)同步并網(wǎng)，形成與電網(wǎng)的互相支撐關(guān)系，這樣就能夠充分發(fā)揮出平抑系統(tǒng)擾動(dòng)、頻率穩(wěn)定和保持電壓的;當(dāng)配電網(wǎng)絡(luò)發(fā)生自然災(zāi)害或大規(guī)模停電的情況下，可以通過光伏發(fā)電重要的用電設(shè)施獨(dú)立提供電力供應(yīng)。

傳統(tǒng)配電網(wǎng)由于采取的是單一電源模式，在線路潮流方向上的電壓呈現(xiàn)出依次降低的趨勢。在接入分布式光伏之后電網(wǎng)的潮流分布模式會(huì)被改變，也會(huì)使得各負(fù)荷節(jié)點(diǎn)位置的饋線電壓被抬高，由此很可能引發(fā)負(fù)荷側(cè)電壓越限現(xiàn)象。另外，太陽輻射強(qiáng)度、氣溫和光照程度等自然因素都會(huì)對(duì)分布式光伏發(fā)電輸出功率產(chǎn)生影響，導(dǎo)致其輸出電壓出現(xiàn)不穩(wěn)定現(xiàn)象。例如光照強(qiáng)度降為0的時(shí)候，光伏電源的動(dòng)力輸出也將下降為0，在這種情況下負(fù)荷電壓會(huì)相應(yīng)下降，此時(shí)需要通過配電網(wǎng)的支撐來實(shí)現(xiàn)電壓恢復(fù)，如果光照清強(qiáng)度不能及時(shí)恢復(fù)的情況下，額定電壓也會(huì)出現(xiàn)下降現(xiàn)象。由此可以知道光照及強(qiáng)度不足的情況下會(huì)導(dǎo)致整個(gè)配電網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)電壓不足，進(jìn)而影響電力設(shè)備的整體運(yùn)行。此外環(huán)境溫度也會(huì)對(duì)光伏發(fā)電的電壓穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。在其他環(huán)境保持不變的情況下，如果環(huán)境溫度逐漸上升的情況下會(huì)導(dǎo)致光伏電源功率輸出能力下降，進(jìn)而影響配電網(wǎng)絡(luò)的整體穩(wěn)定性，但是此時(shí)電壓不會(huì)受到影響，因此在光伏電源應(yīng)用的過程中必須要對(duì)環(huán)境溫度進(jìn)行合理控制。當(dāng)光伏輸出較大的情況下整個(gè)配電網(wǎng)絡(luò)如果缺乏充足無功調(diào)節(jié)設(shè)備，就非常容易引發(fā)負(fù)荷潮流波動(dòng)現(xiàn)象，進(jìn)而產(chǎn)生電壓偏差，電網(wǎng)正常運(yùn)行過程中的電壓調(diào)節(jié)難度也將更大。此外光伏發(fā)電還會(huì)受到各類自然因素影響而出現(xiàn)不穩(wěn)定性和間接性，從而使電網(wǎng)電壓產(chǎn)生波動(dòng)和閃變現(xiàn)象。光伏發(fā)電系統(tǒng)在進(jìn)行并網(wǎng)、或孤島運(yùn)行轉(zhuǎn)換時(shí)非常容易導(dǎo)致輸出功率產(chǎn)生波動(dòng)，在這種情況下并網(wǎng)端或者是其他節(jié)點(diǎn)也容易出現(xiàn)電壓波動(dòng)和閃變現(xiàn)象[2]。另外，當(dāng)出現(xiàn)短路故障的情況下光伏電源的有功功率會(huì)快速增加，當(dāng)短路故障消除之后逐步恢復(fù)，但是其與故障前的有功功率相比較更低;而電壓值在出現(xiàn)短路故障的情況下也會(huì)出現(xiàn)明顯下降，短路故障排除之后電壓值能夠快速恢復(fù)。光伏電源與配電網(wǎng)末端之間的距離越近其滲透率就會(huì)越高，因此需要對(duì)配電網(wǎng)中光伏供電的比重進(jìn)行合理控制，這樣才能有效避免電網(wǎng)出現(xiàn)運(yùn)行故障而而對(duì)電能質(zhì)量產(chǎn)生影響，在實(shí)際操作過程中應(yīng)該對(duì)系統(tǒng)整體的運(yùn)行負(fù)荷進(jìn)行有效控制，同時(shí)對(duì)發(fā)電設(shè)備總?cè)萘窟M(jìn)行合理削減，這樣才能讓電能利用率得到整體提升，并充分保障配電網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的穩(wěn)定性。

2 分布式光伏并網(wǎng)對(duì)電能質(zhì)量影響的改善措施

2.1 配電網(wǎng)運(yùn)行安全保障

（1）繼電保護(hù)。當(dāng)整個(gè)配電網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)兩相或三相短路故障的情況下，必須要保障分布式光伏電源實(shí)際提供短路電流是額定電流的1.5倍;如果短路故障發(fā)生在并網(wǎng)點(diǎn)下游位置，分布式光伏主電源實(shí)際提供的短路電流就會(huì)相應(yīng)減小，而且系統(tǒng)的短路容量、分布式發(fā)電接入容量與減小幅度之間存在正相關(guān)關(guān)系[3]。

（2）自動(dòng)化。針對(duì)分布式光伏發(fā)電對(duì)配電網(wǎng)短路造成的影響可以充分利用重合閘與分布式光伏發(fā)電脫網(wǎng)特性結(jié)合的方法進(jìn)行有效消除：首先變電站應(yīng)該將重合閘延時(shí)時(shí)間相應(yīng)增加2.5～3.5s;針對(duì)終端傳輸電流信號(hào)不予保持，或者嚴(yán)格將該信號(hào)的保持時(shí)間控制在1s的范圍內(nèi);如果分布式光伏電源并往后的發(fā)電容量一旦超過配電線路整體容量25%的情況下，需要對(duì)配電終端故障信息的上報(bào)定值進(jìn)行重新整定，根據(jù)具體狀況來合理提升設(shè)定值。

2.2 檢修安全

要針對(duì)分布式光伏并網(wǎng)配電網(wǎng)絡(luò)檢修管理規(guī)程進(jìn)行及時(shí)修訂，并不斷強(qiáng)化各項(xiàng)檢修管理措施落實(shí)，以此來保障分布式光伏電源并網(wǎng)的安全性。通過大量的實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)及現(xiàn)場進(jìn)行觀察可以發(fā)現(xiàn)，分布式光伏并網(wǎng)必然會(huì)產(chǎn)生孤島效應(yīng)，因此必須要將配電網(wǎng)相關(guān)配套設(shè)施的作用發(fā)揮出來，都是針對(duì)分布式光伏并網(wǎng)系統(tǒng)制定出更加合理的配電檢修管理措施，這樣才能有效避免送出線路檢修過程中出現(xiàn)各種隱患[4]。

2.3 加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新

我國目前分布式光伏并網(wǎng)配電系統(tǒng)的應(yīng)用規(guī)模正在不斷擴(kuò)大，這也嚴(yán)重削弱了電力企業(yè)的電網(wǎng)控制能力。因此作為電力企業(yè)要不斷強(qiáng)化技術(shù)創(chuàng)新和應(yīng)用，加強(qiáng)對(duì)先進(jìn)技術(shù)的研究來實(shí)現(xiàn)信息數(shù)據(jù)采集渠道進(jìn)一步拓展。充分發(fā)揮信息平臺(tái)的作用來全面采集各區(qū)域分布式電源信息。目前在電力行業(yè)中已經(jīng)出現(xiàn)了一些主站平臺(tái)、就地監(jiān)控裝置新型的電力管理裝置，這個(gè)對(duì)于電網(wǎng)企業(yè)強(qiáng)化電網(wǎng)運(yùn)行管理水平有積極作用。電力企業(yè)可以充分應(yīng)用主站平臺(tái)來是實(shí)現(xiàn)各類數(shù)據(jù)的采集、發(fā)布、存儲(chǔ)和應(yīng)用，同時(shí)也可以實(shí)現(xiàn)集中調(diào)度控制，在此基礎(chǔ)上就可以實(shí)現(xiàn)整個(gè)配電網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)信息的采集。借助科學(xué)的分析技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理后，可以為后續(xù)開展電網(wǎng)檢修、運(yùn)維、調(diào)度等提供充足的數(shù)據(jù)參考。通過對(duì)裝置運(yùn)行狀況進(jìn)行及時(shí)監(jiān)控后電力企業(yè)可以及時(shí)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和上報(bào)，同時(shí)也可以及時(shí)相應(yīng)主站平臺(tái)發(fā)出的各類調(diào)度指令，進(jìn)而有效控制分布式光伏并網(wǎng)電網(wǎng)。我國當(dāng)前分布式光伏并網(wǎng)電網(wǎng)的應(yīng)用規(guī)模在不斷擴(kuò)大，這也是未來配電網(wǎng)發(fā)展過程中的一種主要供電模式。因此相關(guān)企業(yè)必須要在科技創(chuàng)新和研究方面不斷加大力度，持續(xù)推出新型管理裝置，這樣才能實(shí)現(xiàn)對(duì)配電網(wǎng)控制能力的全面提升。

2.4 強(qiáng)化電網(wǎng)和分布式光伏協(xié)調(diào)控制

太陽輻射能是分布式光伏并網(wǎng)發(fā)電的主要能源，因此，光照強(qiáng)度、氣候等因素會(huì)對(duì)分布式光伏發(fā)電產(chǎn)生極大影響，進(jìn)而使分布式光伏發(fā)電出現(xiàn)運(yùn)行不穩(wěn)定現(xiàn)象。分布式光伏發(fā)電應(yīng)用規(guī)模的不斷擴(kuò)大會(huì)導(dǎo)致配電網(wǎng)的運(yùn)行受到巨大影響。因此，企業(yè)在實(shí)際應(yīng)用分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)的過程中，要加強(qiáng)配電網(wǎng)與分布式光伏發(fā)電的協(xié)調(diào)控制，這樣才能有效消除分布式光伏并網(wǎng)帶來的影響。因此作為電力企業(yè)必須要對(duì)分布式光伏并網(wǎng)電網(wǎng)不斷加強(qiáng)研究，同時(shí)對(duì)如何實(shí)現(xiàn)功夫是分布電源并網(wǎng)與配網(wǎng)的協(xié)調(diào)進(jìn)行深入研究。

2.5 配電網(wǎng)中心控制層

當(dāng)分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)受到配電網(wǎng)系統(tǒng)的調(diào)度指令之后，需要嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)配比來設(shè)置逆變器輸出功率。光伏列陣的在實(shí)際運(yùn)行過程中其輸出功率會(huì)存在間歇性和波動(dòng)性。當(dāng)出現(xiàn)功率不匹配現(xiàn)象的情況下，可以充分借助于超級(jí)電容的儲(chǔ)能裝置對(duì)異常功率進(jìn)行調(diào)節(jié)，通過這種方式讓配電網(wǎng)的調(diào)度得到穩(wěn)定執(zhí)行，同時(shí)也能夠讓配電網(wǎng)的電能質(zhì)量得到全面提升。

配電網(wǎng)在運(yùn)行過程中出現(xiàn)了10%以上的電壓偏差，需要對(duì)分布式光伏電源系統(tǒng)電壓進(jìn)行緊急調(diào)用。以這種方式來實(shí)現(xiàn)容量問題的有效解決，同時(shí)也能夠有效避免逆變器出現(xiàn)過流現(xiàn)象。如果配電網(wǎng)電壓出現(xiàn)下降的情況下，分布式電源的輸出功率也會(huì)相應(yīng)下降，在這種情況下就可以達(dá)到最大可用容量，從而對(duì)無供電的運(yùn)行進(jìn)行有效提升，同時(shí)也能夠使配電網(wǎng)的電能質(zhì)量。

3 結(jié)束語

分布式光伏發(fā)電與我國的可持續(xù)發(fā)展現(xiàn)狀完全相符，對(duì)改善環(huán)境也有積極促進(jìn)作用，但是由于其發(fā)電設(shè)備具有一定特殊性，會(huì)對(duì)配電網(wǎng)發(fā)電質(zhì)量產(chǎn)生一定影響，必須要采取合理措施進(jìn)行干預(yù)，才能促進(jìn)電力行業(yè)的健康發(fā)展。

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