光伏發(fā)電并網(wǎng)面臨的問題分析

許振超

摘 要：光伏發(fā)電是新型的發(fā)電形式，本文對光伏發(fā)電并網(wǎng)面臨的問題進行了分析。分析了光伏發(fā)電系統(tǒng)的特性，研究了光伏系統(tǒng)并入大電網(wǎng)的特點，指出了光伏發(fā)電并網(wǎng)面臨的主要問題。

關(guān)鍵詞：光伏發(fā)電 并網(wǎng) 諧波 配電網(wǎng)規(guī)劃

中圖分類號：TM73 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）03（a）-0119-01

作為傳統(tǒng)發(fā)電形式的有效補充，太陽能發(fā)電對保護環(huán)境具有深遠的意義，當前發(fā)達國家都在全力出臺政策支撐光伏發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)展。與傳統(tǒng)發(fā)電形式相比，光伏發(fā)電的優(yōu)勢在于，功率選擇靈活，維護相對簡單，拆卸方便，其作為分布式并網(wǎng)的電源在電力系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。隨著光伏發(fā)電系統(tǒng)效率逐步提高，光伏發(fā)電系統(tǒng)的應(yīng)用將會越來越廣泛。對光伏發(fā)電系統(tǒng)進行有效而合理的并網(wǎng)是電力系統(tǒng)中需要解決的重大問題之一，因為光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)涉及到對電網(wǎng)整體的影響，電網(wǎng)需要對并網(wǎng)的光伏發(fā)電系統(tǒng)進行優(yōu)化控制，這樣才能提高光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)運行的穩(wěn)定性，增強電能質(zhì)量和整個電網(wǎng)運行的經(jīng)濟性。本文對光伏發(fā)電并網(wǎng)面臨的問題進行了分析。

1 光伏系統(tǒng)及其并入電網(wǎng)的特點

1.1 光伏發(fā)電系統(tǒng)概況分析

光伏發(fā)電系統(tǒng)是在太陽光的作用下，電池兩端產(chǎn)生了電動勢，這樣就能夠?qū)⒐饽苻D(zhuǎn)化為相應(yīng)的電能。通常光伏發(fā)電系統(tǒng)由以下幾部分組成，即蓄電池，控制系統(tǒng)，逆變器、電池方陣和配電柜等。其中電池方陣和逆變器是光伏發(fā)電系統(tǒng)最為重要的兩個器件。電池方陣是通過對電池組件的有效串聯(lián)和并聯(lián)組成的，使其輸入端的電壓能夠滿足系統(tǒng)電壓的要求，通過光伏系統(tǒng)的相關(guān)組件將太陽能直接轉(zhuǎn)換為直流的動力，然后再將其匯聚至逆變器中，這樣就能夠?qū)⒅绷鞯膭恿ψ儞Q為電能。

1.2 光伏系統(tǒng)并網(wǎng)分析

對光伏發(fā)電系統(tǒng)進行并網(wǎng)所必須的條件是，要確保逆變器所輸出的電流相位及頻率與整個電網(wǎng)電壓的相位及頻率相同。光伏發(fā)電系統(tǒng)通常有兩種并網(wǎng)形式：即分散式的光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)形式和集中式的光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)形式。

集中式的光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)形式：集中式的光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)形式的主要優(yōu)點是能夠直接將電能傳送到大電網(wǎng)中，并可依據(jù)大電網(wǎng)的調(diào)度對電能進行傳輸和使用。集中式的光伏發(fā)電與大電網(wǎng)之間所進行的電能傳輸是單方向的，其是將逆變器的380 V交流電連接到升壓之前的母線上，然后再進行升壓入電網(wǎng)，整個系統(tǒng)的升壓比為0.4/10.5 kV，這種光伏發(fā)電系統(tǒng)通常應(yīng)用在大型的電站并網(wǎng)上，所并網(wǎng)的光伏系統(tǒng)距離負荷點較遠。

2 光伏發(fā)電并網(wǎng)面臨的主要問題

2.1 如何有效利用仿真手段對光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)進行研究

仿真手段是對電網(wǎng)進行研究的重要方法，由于光伏發(fā)電系統(tǒng)具有自身的特點，因此如何正確合理對光伏發(fā)電系統(tǒng)進行建模，利用仿真手段對光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)進行研究是光伏發(fā)電系統(tǒng)面臨的重要問題之一。傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)分析方法無法有效研究光伏發(fā)電系統(tǒng)并入大電網(wǎng)后對整個大電網(wǎng)的影響，更難以完成光伏發(fā)電系統(tǒng)的運行控制、規(guī)劃任務(wù)，因此應(yīng)根據(jù)光伏發(fā)電系統(tǒng)的特點，開發(fā)良好的仿真軟件，這樣才能夠有效實現(xiàn)對光伏系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)的分析，研究光伏發(fā)電系統(tǒng)對大電網(wǎng)進行作用的機理及各種復(fù)雜擾動行為，這些都有助于研究光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)電網(wǎng)后的控制及光伏發(fā)電系統(tǒng)本身的規(guī)劃問題。

2.2 光伏系統(tǒng)對整個電力系統(tǒng)影響的問題

在一般情況下，光伏發(fā)電系統(tǒng)都是通過微電網(wǎng)并入大電網(wǎng)中的，微電網(wǎng)通常存在著多種運行的狀態(tài)，當光伏發(fā)電系統(tǒng)是以分散的狀態(tài)進行并網(wǎng)運行時，其功率是可以實現(xiàn)雙向流動的，這時如果大電網(wǎng)出現(xiàn)了故障，則通過相關(guān)裝置的動作和解列即可實現(xiàn)有效控制，確保大電網(wǎng)與微網(wǎng)實現(xiàn)了孤網(wǎng)運行，各種獨立地進行供電，這時利用光伏發(fā)電系統(tǒng)即可實現(xiàn)對重要負荷的供電。當大電網(wǎng)的故障完成了消除后，通過相關(guān)的并網(wǎng)控制即可實現(xiàn)大電網(wǎng)對微網(wǎng)的有效容納和并入，使得微網(wǎng)從新進入并網(wǎng)狀態(tài)。與傳統(tǒng)的發(fā)電系統(tǒng)相比較，光伏發(fā)電系統(tǒng)的特性有很大差別，單個光伏發(fā)電系統(tǒng)并入電網(wǎng)的功率較小，但由于光伏發(fā)電系統(tǒng)的接入點較多，因此當光伏發(fā)電系統(tǒng)大量接入電網(wǎng)后，其與整個電網(wǎng)之間的相互作用將是非常復(fù)雜的，將對整個電力系統(tǒng)的運行特性都產(chǎn)生非常大的影響，這是普通電力系統(tǒng)所不具備的。對光伏發(fā)電系統(tǒng)并入對整個電力系統(tǒng)的影響及整個電網(wǎng)運行機理進行分析，有助于有效控制光伏發(fā)電系統(tǒng)并入電網(wǎng)的時間，容量，使光伏發(fā)電系統(tǒng)取得最佳的經(jīng)濟效益。

2.3 配電網(wǎng)規(guī)劃所面臨的新問題

由于光伏發(fā)電系統(tǒng)接入配電網(wǎng)后，整個配電網(wǎng)的角色都會發(fā)生變化，即其將由原來的單一電能分配角色轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔苁占巧麄€配電網(wǎng)將成為電能傳輸、分配和收集于一體的新型配電電能交換系統(tǒng)。光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)能夠嚴重影響配電網(wǎng)的電能質(zhì)量，如帶來嚴重的電壓閃變，諧波及污染等問題，這就對配電網(wǎng)規(guī)劃提出了新的要求。因此，如何對光伏發(fā)電系統(tǒng)接入配電網(wǎng)后整個配電網(wǎng)進行合理的規(guī)劃與設(shè)計將是能夠提高光伏發(fā)電系統(tǒng)能量利用效率，增強整個配電系統(tǒng)可靠性和經(jīng)濟性。反之，如果不能對整個光伏發(fā)電系統(tǒng)進行有效而合理的利用，則還有可能對整個配電系統(tǒng)造成嚴重的影響，導(dǎo)致光伏系統(tǒng)的建設(shè)和使用問題更加突出，嚴重影響所接入配電網(wǎng)的母線電壓、電流和電網(wǎng)潮流，對整個配電網(wǎng)的供電可靠性造成嚴重影響，因此光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)對配電網(wǎng)規(guī)劃帶來了新的挑戰(zhàn)。

2.4 光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)帶來的整個電網(wǎng)的控制問題

由于光伏發(fā)電系統(tǒng)具有不穩(wěn)定性，其將使所接入的整個配電網(wǎng)短期的負荷預(yù)測不準確，這就導(dǎo)致傳統(tǒng)的電網(wǎng)運行及計劃難度的增加，致使配電網(wǎng)難以進行斷面交換功率的控制。在光伏發(fā)電系統(tǒng)接入配電網(wǎng)后，配電網(wǎng)中電源點的數(shù)量多，但由于這種電源點的分布分散，使得電源難以進行協(xié)調(diào)控制，常規(guī)的電壓及無功補償方法都將難以適用。這就增加了配電網(wǎng)安全備用、頻率穩(wěn)定及網(wǎng)絡(luò)調(diào)峰方便的影響，加大了電網(wǎng)控制的難度。因此，當光伏發(fā)電系統(tǒng)大規(guī)模地接入配電網(wǎng)后，將大大削弱常規(guī)電源對整個配電網(wǎng)的控制能力，為整個配電網(wǎng)的安全穩(wěn)定帶來巨大的隱患和新的安全問題。

3 結(jié)語

光伏發(fā)電系統(tǒng)與傳統(tǒng)發(fā)電相比具有非常鮮明的特點，其給電網(wǎng)的優(yōu)化控制、安全穩(wěn)定運行帶來了許多新問題，且本身還缺乏有效的實驗手段，無法完成對光伏發(fā)電系統(tǒng)的并入配電網(wǎng)機理的有效認識。因此，應(yīng)從含光伏發(fā)電系統(tǒng)配電網(wǎng)規(guī)劃入手，對光伏發(fā)電并網(wǎng)所面臨的問題進行合理的分析和研究，健全相關(guān)的技術(shù)標準，確保光伏發(fā)電系統(tǒng)安全穩(wěn)定發(fā)電，有效發(fā)揮可再生能源的資源優(yōu)勢，實現(xiàn)光伏發(fā)電系統(tǒng)與大電網(wǎng)的協(xié)調(diào)運行發(fā)展。

參考文獻

[1] 劉利成.光伏太陽能在變電站直流系統(tǒng)的應(yīng)用[J].電網(wǎng)與清潔能源，2008，24（4）：23-25.

[2] 王長貴.并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)綜述（上）[J].太陽能，2008（2）：14-17.

[3] 嚴陸光.發(fā)展大規(guī)模非水能可再生能源，構(gòu)建能源可持續(xù)發(fā)展體系[J].科技導(dǎo)報，2008，26（13）：96-97.endprint