區(qū)域電網(wǎng)光伏發(fā)電對電力系統(tǒng)規(guī)劃的影響及分析

中油電能電力研究設(shè)計(jì)院電力設(shè)計(jì)室

近年來，隨著我國太陽能發(fā)電技術(shù)的快速發(fā)展，其裝機(jī)容量已經(jīng)位居世界前列，分布式光伏發(fā)電作為我國應(yīng)用最廣、數(shù)量最龐大的新能源發(fā)電方式之一，其對保護(hù)環(huán)境和降本增效都起到了至關(guān)重要的作用。

1 分布式光伏發(fā)電現(xiàn)狀

分布式光伏發(fā)電主要利用光伏元器件將太陽能轉(zhuǎn)換成電能，具有分布式發(fā)電和新能源的共同優(yōu)點(diǎn)。所以，我國大部分地區(qū)都大力推行分布式光伏發(fā)電。而這種發(fā)電方式也會對傳統(tǒng)電網(wǎng)運(yùn)行帶來影響[1]，如影響傳統(tǒng)電網(wǎng)輸出功率的預(yù)測。太陽能發(fā)電量與受輻射強(qiáng)度有直接關(guān)系，由于晝夜交替、四季變換、陰晴變化等多因素影響，太陽能發(fā)電的波動性較大，增加了輸出功率預(yù)測的難度，但傳統(tǒng)電網(wǎng)絕大部分都是根據(jù)區(qū)域電網(wǎng)內(nèi)負(fù)荷最大需求量進(jìn)行輸出功率的預(yù)測，而未將分布式光伏發(fā)電等新能源發(fā)電量考慮在內(nèi)。分布式光伏發(fā)電會給配電網(wǎng)安全運(yùn)行帶來一定隱患，分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的接入，一定程度上改變了傳統(tǒng)電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)，將整個(gè)區(qū)域電網(wǎng)分割成許多有源配電網(wǎng)，系統(tǒng)潮流方向由單向變?yōu)殡p向，這種改變對傳統(tǒng)電網(wǎng)的系統(tǒng)電壓特性、保護(hù)設(shè)置等造成一定影響，增大了系統(tǒng)電壓越限的可能性，影響電網(wǎng)安全平穩(wěn)運(yùn)行[2]。

電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)，會造成部分區(qū)域停電，而分布式光伏發(fā)電會使該停電區(qū)域的部分線路仍在保持帶電狀態(tài)，這使得電網(wǎng)調(diào)度無法對該區(qū)域的電網(wǎng)進(jìn)行控制，對電網(wǎng)安全運(yùn)行造成隱患，也容易危害人身安全和造成設(shè)備損害，導(dǎo)致不必要的電力糾紛[3]。

2 主動配電網(wǎng)的基本特點(diǎn)

主動配電網(wǎng)是通過主動控制潮流來實(shí)現(xiàn)對分布式能源發(fā)電管理的區(qū)域電網(wǎng)。其主要優(yōu)勢在于可以合理分布分布式能源，在合法的準(zhǔn)入?yún)f(xié)議和網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，利用先進(jìn)的技術(shù)手段使分布式資源能為配電系統(tǒng)提供電能輸入，實(shí)現(xiàn)了分布式能源的合理利用[4]。關(guān)鍵技術(shù)以數(shù)據(jù)融合技術(shù)、能量管理、保護(hù)控制以及電壓控制等為主。

（1）數(shù)據(jù)融合技術(shù)。數(shù)據(jù)融合技術(shù)通過數(shù)據(jù)融合算法將電網(wǎng)中關(guān)鍵數(shù)據(jù)進(jìn)行整合優(yōu)化，比如分布式光伏發(fā)電數(shù)據(jù)，電網(wǎng)的SCADA 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)以及用戶側(cè)的負(fù)荷數(shù)據(jù)等。當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)通過全方位、全時(shí)域故障信息來主動研判和精確定位，指導(dǎo)搶修人員快速搶修，縮短電網(wǎng)故障時(shí)間，從而提高主動配電網(wǎng)的運(yùn)行可靠性。

（2）能量管理。通過能量管理技術(shù)可以達(dá)到區(qū)域電量管理，實(shí)現(xiàn)全局電網(wǎng)的優(yōu)化，該技術(shù)通過智能終端技術(shù)和傳感器拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)來識別區(qū)域電網(wǎng)的負(fù)荷特性及運(yùn)行狀態(tài)。同時(shí)，可基于電網(wǎng)多源數(shù)據(jù)平臺，利用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，預(yù)測區(qū)域電網(wǎng)的負(fù)荷需求，實(shí)現(xiàn)主動配電網(wǎng)的可觀可控。

（3）保護(hù)控制。保護(hù)控制技術(shù)主要利用數(shù)據(jù)融合、智能模式識別等對主動配電網(wǎng)的自適應(yīng)保護(hù)和直流保護(hù)等進(jìn)行控制、精準(zhǔn)判斷、識別故障點(diǎn)和故障區(qū)段，可以迅速指導(dǎo)搶修人員進(jìn)行搶修，恢復(fù)送電。

（4）電壓控制。通過區(qū)域電網(wǎng)的電壓控制技術(shù)可以對電壓控制能力和控制環(huán)節(jié)進(jìn)行跟蹤預(yù)測。分布式光伏發(fā)電增大了區(qū)域電網(wǎng)電壓調(diào)節(jié)的難度，但如果控制好無功電壓控制環(huán)節(jié)就可以預(yù)測該區(qū)域的無功需求和無功可調(diào)節(jié)量，保證新能源接入的電壓控制。

主動配電網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)還有很多，主要都是在確保傳統(tǒng)電網(wǎng)正常運(yùn)行的基礎(chǔ)上，盡可能地接入分布式光伏發(fā)電，并且通過保護(hù)控制和電壓控制等技術(shù)來規(guī)范區(qū)域電網(wǎng)的分布式發(fā)電裝置、儲能裝置。主動配電網(wǎng)可以很好地平衡區(qū)域電網(wǎng)內(nèi)傳統(tǒng)電網(wǎng)與分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和控制模式，進(jìn)而大幅度提高區(qū)域電網(wǎng)內(nèi)分布式光伏發(fā)電的利用率。

3 協(xié)調(diào)發(fā)展的建議

分布式光伏發(fā)電與主動配電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展十分必要，通過技術(shù)手段可達(dá)到互相促進(jìn)、取長補(bǔ)短的效果。

（1）制定嚴(yán)謹(jǐn)?shù)募夹g(shù)規(guī)范。技術(shù)的規(guī)范性有利于區(qū)域電網(wǎng)與分布式光伏發(fā)電間的協(xié)調(diào)發(fā)展，特別是光伏發(fā)電設(shè)備在施工安裝中要通過嚴(yán)謹(jǐn)?shù)氖┕ち鞒毯秃侠淼募夹g(shù)規(guī)范來保障其運(yùn)行的穩(wěn)定性[5]。分布式光伏發(fā)電與常規(guī)發(fā)電技術(shù)有很大不同，只有通過嚴(yán)格的運(yùn)行規(guī)程和過硬的技術(shù)手段來保證電能的質(zhì)量，特別是當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)，更需要專業(yè)的技術(shù)手段去解決。由于區(qū)域電網(wǎng)每年都會有檢修和新改擴(kuò)建等電力施工工程，其負(fù)荷也會有很大波動，如果沒有過硬的技術(shù)手段，就無法保障系統(tǒng)的平穩(wěn)運(yùn)行，更無法使兩者協(xié)調(diào)發(fā)展。

（2）符合區(qū)域電網(wǎng)需求。分布式光伏發(fā)電的設(shè)計(jì)與施工一定要配合區(qū)域電網(wǎng)的發(fā)展方向，針對不同區(qū)域的電力負(fù)荷需求和重要負(fù)荷的分布等情況，應(yīng)用相應(yīng)的配電技術(shù)[6]。對于經(jīng)濟(jì)發(fā)展相對落后、能源需求量小、電力匱乏、配電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施的安裝技術(shù)也相對薄弱的區(qū)域應(yīng)用分布式光伏發(fā)電技術(shù)時(shí)全面考慮地域特點(diǎn)，結(jié)合相應(yīng)的供電能力，確保分布式光伏發(fā)電和區(qū)域電網(wǎng)協(xié)調(diào)穩(wěn)定運(yùn)行。針對用電負(fù)荷大、用戶較多、電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)復(fù)雜的區(qū)域，其光伏發(fā)電的儲能和功率應(yīng)該滿足電網(wǎng)的需求。另外，必要的繼電保護(hù)配置也是確保電網(wǎng)安全的必要技術(shù)手段，確保兩者協(xié)調(diào)發(fā)展。

（3）充分試點(diǎn)試驗(yàn)。由于環(huán)境等外在因素的無法預(yù)測性，導(dǎo)致電力系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)相對較為復(fù)雜，尤其是當(dāng)配電網(wǎng)引入了分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)之后，如果不經(jīng)過多次小范圍內(nèi)的模擬運(yùn)行試驗(yàn)，很難保證兩者可以兼容運(yùn)行，互不干擾[7]。比如在配電網(wǎng)中可以找一些典型的適合試驗(yàn)的區(qū)域，將分布式光伏發(fā)電技術(shù)引入到該區(qū)域進(jìn)行試驗(yàn)，用來分析試運(yùn)行過程中所出現(xiàn)的問題。雖然會耗費(fèi)一些成本，但是從長遠(yuǎn)角度來看，對電網(wǎng)安全平穩(wěn)運(yùn)行十分必要。經(jīng)過不斷總結(jié)分析，改良后的技術(shù)更加成熟，運(yùn)行方式更加合理，相應(yīng)的問題也會得到解決。同時(shí)，待技術(shù)成熟后可以將其應(yīng)用到更大的電力工程建設(shè)中，從根本上保障兩者之間協(xié)調(diào)發(fā)展[8]。

（4）發(fā)揮輔助功能。分布式光伏發(fā)電的接入雖然會給主動配電網(wǎng)帶來一定的影響，但同時(shí)其作為一種可控資源也具有獨(dú)特的運(yùn)行優(yōu)勢。由于其自身特點(diǎn)，光伏發(fā)電所產(chǎn)生的電能大部分在本地使用，相比傳統(tǒng)電網(wǎng)有效解決了在升壓和長距離輸送電過程中所造成的電能損耗，提升了電能的使用率，能夠給配電網(wǎng)的優(yōu)化、穩(wěn)定運(yùn)行帶來一定的輔助作用[9]。

（5）避免諧波影響。由于分布式光伏發(fā)電自身特點(diǎn)，其產(chǎn)生的電能需要進(jìn)行電能轉(zhuǎn)換后才能接入電網(wǎng)，而電能轉(zhuǎn)換后所產(chǎn)生的諧波，對電網(wǎng)平穩(wěn)運(yùn)行有一定影響；電能轉(zhuǎn)換裝置其抗負(fù)荷過載能力和故障排除能力與傳統(tǒng)的發(fā)電機(jī)差距較大，存在一定風(fēng)險(xiǎn)，光伏發(fā)電占傳統(tǒng)發(fā)電的比例越高，諧波的影響也就越顯著，所以避免電力諧波對主動配電網(wǎng)的影響也至關(guān)重要[10]。

4 結(jié)束語

主動配電網(wǎng)以其靈活拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的特點(diǎn)可以與分布式光伏發(fā)電相結(jié)合，而分布式光伏發(fā)電也可以通過主動配電網(wǎng)的一些關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)現(xiàn)最大限度的接入，并通過優(yōu)化儲能、負(fù)荷聯(lián)控，使其發(fā)揮更大作用。同時(shí)，可在政策規(guī)劃、試驗(yàn)示范和技術(shù)規(guī)范等多個(gè)方面上進(jìn)行更加深入的研究，以便更好促進(jìn)分布式光伏發(fā)電和主動配電網(wǎng)間協(xié)調(diào)發(fā)展。