光伏電站并網(wǎng)對(duì)電網(wǎng)繼電保護(hù)的影響與對(duì)策

陳衛(wèi)

?摘 要 光伏發(fā)電站在其實(shí)際運(yùn)行過(guò)程當(dāng)中主要是憑借太陽(yáng)能資源進(jìn)行發(fā)電。光伏發(fā)電站同時(shí)具有無(wú)燃料消耗、無(wú)溫室氣體排放等諸多優(yōu)勢(shì)，因此在我國(guó)電力行業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。光伏電站在與配電網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行并網(wǎng)運(yùn)行過(guò)程當(dāng)中可以有效地增加電能的生產(chǎn)質(zhì)量以及其生產(chǎn)效率。然而，同時(shí)也改變了原有傳統(tǒng)配電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的運(yùn)行結(jié)構(gòu)。本文主要針對(duì)光伏電站并網(wǎng)對(duì)電網(wǎng)繼電保護(hù)的影響策略進(jìn)行簡(jiǎn)單的贅述，希望能夠?yàn)橥袠I(yè)相關(guān)從業(yè)者提供有效的參考，進(jìn)而促進(jìn)我國(guó)電力事業(yè)的不斷發(fā)展與優(yōu)化。

關(guān)鍵詞 光伏電站 配電網(wǎng) 并網(wǎng)系統(tǒng) 繼電保護(hù)

中圖分類號(hào)：TM77 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-0745（2022）05-0007-03

太陽(yáng)能資源是在伴隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的逐步發(fā)展中所形成的一種新能源，這一能源具有可再生的特點(diǎn)。在電力網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)過(guò)程當(dāng)中，借助光伏發(fā)電站可以有效地通過(guò)太陽(yáng)能資源從而實(shí)現(xiàn)電力能源的生產(chǎn)工作。一方面能夠促進(jìn)我國(guó)能源節(jié)約型社會(huì)的實(shí)現(xiàn)，另外一方面還可以促進(jìn)我國(guó)電力行業(yè)的可持續(xù)化發(fā)展，為電力能源提供源源不斷的動(dòng)力。通常情況下，絕大多數(shù)的光伏發(fā)電站在其實(shí)際應(yīng)用過(guò)程當(dāng)中都采用的是分布式的形式。在光伏發(fā)電站中通過(guò)借助并網(wǎng)系統(tǒng)能夠進(jìn)一步地降低光伏發(fā)電站的資金投入成本，同時(shí)還能夠進(jìn)一步地提升光伏發(fā)電站供電安全性以及供電可靠性。隨著我國(guó)綜合國(guó)力的進(jìn)一步提升，人們對(duì)于電力能源的需求量變得越來(lái)越大。尤其是在生活用電和生產(chǎn)用電的需求量方面與日俱增。在這一時(shí)代背景之下，電力系統(tǒng)中的光伏電站并網(wǎng)建設(shè)數(shù)量也變得越來(lái)越多。通過(guò)利用太陽(yáng)能資源進(jìn)行發(fā)電對(duì)于配電網(wǎng)絡(luò)的影響也逐漸凸顯。在光伏發(fā)電站并網(wǎng)之后，電力網(wǎng)絡(luò)中的配電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)從傳統(tǒng)的單電源系統(tǒng)逐漸地轉(zhuǎn)變?yōu)槎嚯娫聪到y(tǒng)。傳統(tǒng)的機(jī)電保護(hù)系統(tǒng)單方面的憑借動(dòng)作發(fā)生悸動(dòng)和互動(dòng)，而光伏電站并網(wǎng)系統(tǒng)能夠通過(guò)對(duì)配電網(wǎng)繼電保護(hù)中的自動(dòng)重合閘產(chǎn)生影響。因此，進(jìn)一步地加強(qiáng)光伏電站并網(wǎng)對(duì)配電網(wǎng)機(jī)電保護(hù)的應(yīng)用研究能夠有效地推動(dòng)電力行業(yè)中智能電網(wǎng)的優(yōu)化建設(shè)工作。

1 光伏電站并網(wǎng)

1.1 光伏電站

光伏電站在其實(shí)際運(yùn)營(yíng)過(guò)程當(dāng)中主要是通過(guò)依靠光伏組件把太陽(yáng)能通過(guò)一定的形式轉(zhuǎn)化為電能?，F(xiàn)階段，絕大多數(shù)光伏電站采用的是分布式光伏發(fā)電技術(shù)，其主要原因是該項(xiàng)技術(shù)具備極強(qiáng)的環(huán)境兼容性能，將這項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用到發(fā)電機(jī)組之后可以和周邊的電力用戶匹配安裝。除此之外，由于此種電站的建設(shè)規(guī)模的設(shè)置問(wèn)題較為靈活，因此也要求其配件的性能相對(duì)較高。盡管該電站在其實(shí)際使用過(guò)程中的運(yùn)行成本較低，然而其發(fā)電成本則略高于其運(yùn)行成本。因此可以看出，電力系統(tǒng)必須要進(jìn)一步地創(chuàng)新和發(fā)展光伏發(fā)電技術(shù)，只有通過(guò)此種方式方法才能夠進(jìn)一步地推動(dòng)光伏發(fā)電技術(shù)的廣泛應(yīng)用。

1.2 并網(wǎng)結(jié)構(gòu)

絕大多數(shù)情況下，電力系統(tǒng)中的配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)可以將其細(xì)致地劃分為樹(shù)干型、環(huán)網(wǎng)型以及放射型三種形式。在這三種形式中應(yīng)用放射型配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)在其實(shí)際應(yīng)用過(guò)程當(dāng)中較為簡(jiǎn)單。因?yàn)榉派湫耘潆娋W(wǎng)結(jié)構(gòu)具備接線簡(jiǎn)單、保護(hù)整定容易和擴(kuò)充相對(duì)較為方便等諸多優(yōu)勢(shì)。因此，在許多的光伏電站并網(wǎng)系統(tǒng)中采用此種形式的配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)。

2 光伏電站并網(wǎng)對(duì)配電網(wǎng)機(jī)電保護(hù)的影響

2.1 對(duì)于配電網(wǎng)的影響

從長(zhǎng)遠(yuǎn)的角度來(lái)看，新型研發(fā)的智能電網(wǎng)形式是我國(guó)電網(wǎng)建設(shè)的最終發(fā)展趨勢(shì)和發(fā)展方向。這種新型的接入方式在未來(lái)必將會(huì)對(duì)智能配電網(wǎng)的設(shè)計(jì)和規(guī)劃產(chǎn)生重大影響。從電力網(wǎng)絡(luò)實(shí)際建設(shè)工作角度上而言，在電力系統(tǒng)中光伏電站接入會(huì)進(jìn)一步地提升電網(wǎng)規(guī)劃中的電力負(fù)荷量。由于在不同運(yùn)輸條件的影響之下，光伏電站不能夠?yàn)橐?guī)劃區(qū)域提供較為長(zhǎng)期的電力能源，進(jìn)而使得配電網(wǎng)接線系統(tǒng)和配電網(wǎng)選址工作變得越來(lái)越難。絕大多數(shù)情況下，配電網(wǎng)在進(jìn)入光伏電站的過(guò)程中如果配電網(wǎng)系統(tǒng)產(chǎn)生故障，就會(huì)使得該故障嚴(yán)重地影響低壓設(shè)備的運(yùn)行狀況[1]。因?yàn)橛嘘P(guān)功率平衡對(duì)于電力系統(tǒng)的頻率穩(wěn)定性會(huì)造成一定的影響，因此，如果光伏容量過(guò)高的情況下同樣也會(huì)對(duì)電網(wǎng)頻率產(chǎn)生不利影響。除此之外，由于現(xiàn)階段情況下絕大多數(shù)光伏電站的并網(wǎng)逆變器都采用的是公平調(diào)制，因此極易造成諧波問(wèn)題，如果情況嚴(yán)重還可能會(huì)出現(xiàn)斜波放大等問(wèn)題。由于光伏發(fā)電在其實(shí)際使用過(guò)程當(dāng)中具有一定的不穩(wěn)定性以及隨機(jī)性特點(diǎn)，因此會(huì)對(duì)接入地區(qū)的波形和電力運(yùn)行質(zhì)量帶來(lái)一定的負(fù)面影響。如果光伏電站并網(wǎng)接入比例持續(xù)上升，就會(huì)干擾到電網(wǎng)的自身運(yùn)行頻率。

2.2 對(duì)于配電網(wǎng)繼電保護(hù)的影響

首先，現(xiàn)階段情況下，隨著太陽(yáng)能相關(guān)技術(shù)水平的進(jìn)一步發(fā)展與優(yōu)化，許多國(guó)家越來(lái)越重視太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用和建設(shè)工作。由于光伏電站在其實(shí)際應(yīng)用過(guò)程當(dāng)中內(nèi)部容量相對(duì)較小，使其并網(wǎng)到配電網(wǎng)系統(tǒng)中很容易產(chǎn)生繼電保護(hù)等問(wèn)題。因此，在未來(lái)的繼電保護(hù)發(fā)展進(jìn)程中，該行業(yè)必須要針對(duì)原有電網(wǎng)電流大小等相關(guān)因素進(jìn)行進(jìn)一步的調(diào)控和優(yōu)化，才可以有效地降低這些因素對(duì)于配電網(wǎng)機(jī)電保護(hù)所造成的影響。除此之外，在光伏電站并網(wǎng)的過(guò)程當(dāng)中，必須要針對(duì)配電網(wǎng)絡(luò)的繼電保護(hù)裝置進(jìn)行進(jìn)一步的優(yōu)化，從而使其能夠在最大限度上確保電網(wǎng)運(yùn)行的安全性和可靠性。在光伏電站并網(wǎng)管理過(guò)程當(dāng)中，相關(guān)工作人員必須要針對(duì)光伏電站的有效接入政策進(jìn)行靈活的運(yùn)用，只有這樣才可以有效地提升整個(gè)配電網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)用的安全性和穩(wěn)定性。在電力系統(tǒng)中各種各樣的并網(wǎng)方式方法對(duì)于電網(wǎng)的繼電保護(hù)工作具有差異化的影響[2]。因此，在電力行業(yè)中，相關(guān)工作人員只有對(duì)分布式光伏電站發(fā)電優(yōu)勢(shì)進(jìn)行深入的研究和創(chuàng)新才可以不斷地優(yōu)化配電網(wǎng)繼電保護(hù)的系統(tǒng)性設(shè)計(jì)，從而有效地減小對(duì)于配電網(wǎng)繼電保護(hù)的負(fù)面作用，使得電力網(wǎng)絡(luò)能夠在安全、穩(wěn)定、高效的狀態(tài)下有效運(yùn)行。其次，在配電網(wǎng)絡(luò)中，光伏電站在其實(shí)際運(yùn)行中最難以解決的故障問(wèn)題就是三相短路問(wèn)題，這一問(wèn)題也會(huì)給配電網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行帶來(lái)不利影響。如果光伏系統(tǒng)發(fā)電電源在和并網(wǎng)系統(tǒng)電源進(jìn)行連接的過(guò)程當(dāng)中其連接線發(fā)生故障就會(huì)引發(fā)保護(hù)動(dòng)作。如果在自動(dòng)重合閘重合之前并網(wǎng)電網(wǎng)和光伏電源瀏覽鏈接在一起，在這種情況之下光伏電源就會(huì)由于繼續(xù)為故障點(diǎn)供電從而增加故障區(qū)域的電流，就會(huì)難以熄滅電弧。因?yàn)橹睾祥l重合就會(huì)多次的點(diǎn)燃故障點(diǎn)，難以熄滅。在這種情況之下，就會(huì)將故障點(diǎn)的臨時(shí)性故障轉(zhuǎn)變?yōu)橛谰眯怨收希朔N故障會(huì)為配電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)帶來(lái)極大的損傷。42F13091-10A7-4D00-ACA3-FE6638C6814D

3 提升光伏電站并網(wǎng)對(duì)配電網(wǎng)繼電保護(hù)的具體解決方法

3.1 科學(xué)合理地應(yīng)用半導(dǎo)體材料

眾所周知，光伏電站是借助太陽(yáng)能資源從而進(jìn)行發(fā)電的。因此，從光伏電站工程建設(shè)的角度上而言，光伏電站必須要具備安全性、可靠性以及應(yīng)用性等諸多特征。光伏電站在其實(shí)際應(yīng)用過(guò)程當(dāng)中通過(guò)借助半導(dǎo)體材料進(jìn)行發(fā)光接觸，并且通過(guò)一定方式方法將太陽(yáng)能的能量轉(zhuǎn)化為電能。采用生伏特效應(yīng)能夠?qū)雽?dǎo)體光伏接觸之后將其借助先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)快速地轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?。該?xiàng)技術(shù)可以在較大范圍內(nèi)有效地利用太陽(yáng)能，然而因?yàn)槭艿綍r(shí)間因素的制約，因此使得光伏發(fā)電站的發(fā)電穩(wěn)定性產(chǎn)生了一定的影響。特別是在夜間進(jìn)行發(fā)電時(shí)，地球上幾乎占一半的區(qū)域不能夠有效地借助太陽(yáng)能資源進(jìn)行發(fā)電[3]。所以，光伏發(fā)電站和其他的發(fā)電形式例如火力發(fā)電和水力發(fā)電相比較而言，會(huì)由于時(shí)間因素造成極大的影響。盡管太陽(yáng)能資源在其實(shí)際應(yīng)用過(guò)程當(dāng)中是取之不盡，用之不竭的。然而，太陽(yáng)能資源在具體的應(yīng)用過(guò)程當(dāng)中還會(huì)受到許多自然因素和環(huán)境因素的影響。比如，如果光伏電站處于雨天、多云天氣等自然條件之下就會(huì)嚴(yán)重地制約著光伏發(fā)電站的發(fā)電功率。

除此之外，由于光伏電站在其實(shí)際使用過(guò)程中經(jīng)常是位于環(huán)境污染水平相對(duì)較高的位置，因此也會(huì)進(jìn)一步地降低空氣中的能見(jiàn)度，進(jìn)而對(duì)于太陽(yáng)能發(fā)電的效率也會(huì)產(chǎn)生一定的影響。因此，光伏發(fā)電站發(fā)電技術(shù)在其實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程當(dāng)中可以在光伏電站的電力系統(tǒng)中借助更加柔性化的介入手段，從而針對(duì)電源的特征進(jìn)行更加細(xì)致化的分析。例如，可以根據(jù)光伏發(fā)電站的實(shí)際狀況科學(xué)合理地選取高電平逆變器，進(jìn)而使其能夠增加對(duì)于常規(guī)配電網(wǎng)絡(luò)的電力保護(hù)力度，進(jìn)一步地促進(jìn)電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性。

3.2 科學(xué)合理地選取電壓等級(jí)

光伏電站在其并網(wǎng)期間所選用的電機(jī)型號(hào)不同可以對(duì)整個(gè)配電網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)運(yùn)行狀況產(chǎn)生不同的影響。光伏電站如果在建設(shè)的過(guò)程當(dāng)中位于用戶周邊區(qū)域，則在小于10km區(qū)域范圍內(nèi)所產(chǎn)生的電能影響就能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)于當(dāng)?shù)氐挠绊?。除此之外，光伏電站的不同發(fā)電形式會(huì)在一定程度上影響著配電網(wǎng)繼電保護(hù)裝置對(duì)于配電系統(tǒng)的影響。如果采用的是10kv及以下的電壓接入，可以借助電壓控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)從而進(jìn)一步提升光伏電站的容量。在這一過(guò)程當(dāng)中，工作人員要切記將光伏電站容量控制在6MV之內(nèi)。

3.3 靈活選擇電網(wǎng)接入方式

光伏電站進(jìn)行電網(wǎng)接入時(shí)具有多種接入方式方法。例如，可以采用專線接入、末端接入以及分支接入等方式方法。在進(jìn)行電網(wǎng)接入過(guò)程當(dāng)中，相關(guān)工作人員必須充分地考慮到光伏電站的實(shí)際應(yīng)用情況，從而科學(xué)、合理、靈活地選取接入方式，進(jìn)一步地強(qiáng)化對(duì)于供電線路的保護(hù)效果。例如，在相應(yīng)點(diǎn)位發(fā)生故障的過(guò)程中可以通過(guò)應(yīng)用分支接入法從而實(shí)現(xiàn)對(duì)于電力線路的保護(hù)工作，進(jìn)而有效地避免故障點(diǎn)的問(wèn)題影響到電力系統(tǒng)的運(yùn)行質(zhì)量。

4 確保光伏電站并網(wǎng)降低對(duì)于配電網(wǎng)繼電保護(hù)影響的具體措施

4.1 優(yōu)化技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

電力企業(yè)中的相關(guān)管理工作者必須要根據(jù)光伏電站并網(wǎng)的具體情況從而針對(duì)光伏電站并網(wǎng)技術(shù)所使用到的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范進(jìn)行進(jìn)一步的完善與優(yōu)化。除此之外，具體的操作人員必須充分地結(jié)合光伏發(fā)電站的技術(shù)、參數(shù)、控制、功能、運(yùn)行特征以及其相關(guān)的抗干擾特性從而進(jìn)行綜合性的分析，在此基礎(chǔ)之上有效地確定光伏電站并網(wǎng)設(shè)置規(guī)模以及光伏電站并網(wǎng)接線結(jié)構(gòu)和需要布置的具體數(shù)量等問(wèn)題[4]。

除此之外，相關(guān)的管理工作人員還應(yīng)該針對(duì)光伏電站并網(wǎng)的電能質(zhì)量、電壓等級(jí)進(jìn)行科學(xué)合理的設(shè)定，從而有效地確保光伏電站的并網(wǎng)工作能夠順利開(kāi)展。同時(shí)，其相關(guān)的管理工作人員還應(yīng)該進(jìn)一步地加強(qiáng)對(duì)于調(diào)壓設(shè)備無(wú)功補(bǔ)償裝置等相關(guān)的電子設(shè)備進(jìn)行進(jìn)一步的調(diào)整與優(yōu)化，從而大幅度地提高光伏發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行的規(guī)范性和有效性，并且盡可能地降低對(duì)于配電網(wǎng)繼電保護(hù)系統(tǒng)的影響。

4.2 加強(qiáng)電站并網(wǎng)運(yùn)行監(jiān)測(cè)評(píng)估

在接入配電網(wǎng)之后，電力企業(yè)要嚴(yán)格地按照電力系統(tǒng)中的相關(guān)文件進(jìn)行對(duì)于電力網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的安全檢測(cè)工作。并且還應(yīng)該嚴(yán)格地按照電力系統(tǒng)中的相關(guān)安全管理制度開(kāi)展對(duì)于光伏電站的鏈接和故障排除作業(yè)。在具體的操作過(guò)程當(dāng)中，要求相關(guān)工作人員必須要進(jìn)一步加大對(duì)于光伏電站主要性能的檢測(cè)力度。例如，相關(guān)工作人員必須要針對(duì)低電壓穿、電力網(wǎng)絡(luò)的適應(yīng)性以及有關(guān)功率輸出特性等諸多問(wèn)題進(jìn)行嚴(yán)格的檢測(cè)[5]。除此之外，相關(guān)工作人員必須要按照進(jìn)入配電網(wǎng)技術(shù)的技術(shù)要求和規(guī)定有效地開(kāi)展電力設(shè)備的驗(yàn)收和評(píng)估工作。如果條件需要，還可以開(kāi)展光功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)建設(shè)以及電力系統(tǒng)的預(yù)測(cè)、評(píng)估、試驗(yàn)等工作。

4.3 進(jìn)一步加強(qiáng)無(wú)功補(bǔ)償?shù)难芯?/p>

在我國(guó)電力行業(yè)中，國(guó)家電網(wǎng)明文規(guī)定：要求光伏電站并網(wǎng)領(lǐng)域必須要進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)于無(wú)功補(bǔ)償?shù)难芯抗ぷ?，從而有效地確保電力行業(yè)中所建設(shè)的大型光伏電站具備動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償?shù)哪芰Α?/p>

除此之外，還應(yīng)該對(duì)于無(wú)功設(shè)備容量進(jìn)行深入的研究，從而保證光伏發(fā)電站并網(wǎng)和配電網(wǎng)系統(tǒng)可以在其實(shí)際應(yīng)用過(guò)程當(dāng)中搭建統(tǒng)一的無(wú)功控制系統(tǒng)，進(jìn)一步地加強(qiáng)對(duì)于電容電抗器以及無(wú)功設(shè)備的調(diào)控管理質(zhì)量。同時(shí)，電力行業(yè)還應(yīng)該進(jìn)一步地深入挖掘光伏發(fā)電站中所擁有的無(wú)功調(diào)節(jié)能力，從而進(jìn)一步地強(qiáng)化供電配網(wǎng)區(qū)域的電壓穩(wěn)定性，有效地提升電力系統(tǒng)輸配電質(zhì)量。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，現(xiàn)階段，由于與其他發(fā)達(dá)國(guó)家相比較而言我國(guó)的太陽(yáng)能發(fā)電起步較晚，因此我國(guó)在光伏發(fā)電站的太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)方面仍然處于技術(shù)研發(fā)和技術(shù)完善的階段。光伏電站并網(wǎng)對(duì)于配電網(wǎng)繼電保護(hù)系統(tǒng)具有較大的影響，因此，只有對(duì)其進(jìn)行科學(xué)合理的管控才可以進(jìn)一步地強(qiáng)化配電網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行安全和運(yùn)行質(zhì)量，有效地提升光伏電站并網(wǎng)水平，進(jìn)而為我國(guó)電力事業(yè)的不斷發(fā)展與優(yōu)化提供堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

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