光伏接入電網(wǎng)的影響及措施研究

李 玲

光伏接入電網(wǎng)的影響及措施研究

李 玲

光伏接入電網(wǎng)技術(shù)降低了電網(wǎng)供電成本，在目前能源危機(jī)嚴(yán)重的時(shí)期，光伏接入電源技術(shù)成為電網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)展的新方向。光伏接入電網(wǎng)對供電系統(tǒng)產(chǎn)生的影響成為制約電網(wǎng)系統(tǒng)的重要因素，需要通過科學(xué)的研究，制定相關(guān)措施改善光伏接入電網(wǎng)的運(yùn)行效率，為電網(wǎng)高效，節(jié)能發(fā)展提供技術(shù)支持。

光伏 電網(wǎng) 影響 措施

近年來環(huán)保型能源越來越收到人們的青睞，太陽能作為可再生能源其研究和開發(fā)成為人們關(guān)注的重點(diǎn)。光伏發(fā)電作為太陽能發(fā)電的主要方式之一，因?yàn)榫哂斜阌诰S護(hù)和功率可變性在電網(wǎng)中受到廣泛的使用。光伏接入電網(wǎng)中由于其分布式發(fā)電特性會(huì)對原有的電力系統(tǒng)產(chǎn)生一定的影響，針對光伏的自身發(fā)電特性和控制特性，需要針對光伏接入電網(wǎng)的影響進(jìn)行研究分析，制定相關(guān)措施保證電網(wǎng)的正常運(yùn)行。

一、光伏接入對電網(wǎng)系統(tǒng)的影響

（一）運(yùn)行特性的影響

光伏在電網(wǎng)系統(tǒng)的接入是電網(wǎng)發(fā)現(xiàn)的新方向，光伏以極為分散的方式大范圍接入電網(wǎng)系統(tǒng)中，雖然單個(gè)光伏的發(fā)電功率相對電網(wǎng)系統(tǒng)來說十分微小，但是大面積的微小電功率接入對于電網(wǎng)系統(tǒng)的影響就會(huì)變得十分復(fù)雜，相對于一般發(fā)電設(shè)備接入電網(wǎng)中較為復(fù)雜多變。在光伏接入的電力系統(tǒng)中電網(wǎng)供電系統(tǒng)可以雙向運(yùn)行，當(dāng)主電網(wǎng)出現(xiàn)故障時(shí)光伏發(fā)電將會(huì)為主要供電設(shè)備提供電源，保障設(shè)備正常運(yùn)行；當(dāng)主電網(wǎng)恢復(fù)正常后光伏發(fā)電產(chǎn)生的電功率與主電網(wǎng)電功率并行運(yùn)輸?shù)礁鱾€(gè)用電設(shè)備中。因此，光伏接入電網(wǎng)系統(tǒng)這一過程從本質(zhì)上改變了電網(wǎng)系統(tǒng)的運(yùn)行特性，需要我們從光伏接入電網(wǎng)的基本理論和方法上探索光伏接入電網(wǎng)系統(tǒng)的運(yùn)行特性。

（二）配電系統(tǒng)的影響

電網(wǎng)系統(tǒng)接入光伏后，主電網(wǎng)供電和光伏微電網(wǎng)共同對配電網(wǎng)供電，配電網(wǎng)系統(tǒng)不僅需要對所供電能進(jìn)行電功率分配還需要對微電網(wǎng)電能進(jìn)行收集，配電網(wǎng)系統(tǒng)功能不再是原來單一的電能分配，而是需要具有電能收集﹑傳輸和分配的新型配電系統(tǒng)。由于光伏對于環(huán)境因素變化十分敏感，在光伏接入電網(wǎng)系統(tǒng)后光伏發(fā)電產(chǎn)生的微電網(wǎng)會(huì)造成電網(wǎng)系統(tǒng)的不穩(wěn)定，諧波影響加大，輸出的電壓波動(dòng)較大等問題，因此為應(yīng)對上訴電網(wǎng)中出現(xiàn)的問題需要對配電網(wǎng)提出新的要求。只有科學(xué)的利用光伏接入電網(wǎng)技術(shù)才能夠高效的利用可再生資源，提高能源利用率，為電網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)展提供動(dòng)力。若電網(wǎng)系統(tǒng)的安全性﹑穩(wěn)定性等問題得不到解決則光伏接入電網(wǎng)將會(huì)對電網(wǎng)系統(tǒng)帶來極為負(fù)面的影響，光伏接入電網(wǎng)中的配電系統(tǒng)研究和創(chuàng)新是解決電網(wǎng)接入光伏不穩(wěn)定性的主要途徑之一。

（三）運(yùn)行控制的影響

光伏在電網(wǎng)系統(tǒng)中的接入，光伏產(chǎn)生的微電網(wǎng)電壓不穩(wěn)定，使得在光伏電網(wǎng)中對于負(fù)荷量的預(yù)算缺乏準(zhǔn)確性，加大了對于電網(wǎng)系統(tǒng)功率控制的難度系數(shù)。光伏在電網(wǎng)中會(huì)產(chǎn)生較多的微小電功率且各個(gè)為電源點(diǎn)離散分布，這樣的電源分布方式使得常用的電壓控制方式無法有效地實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)電壓控制，這無疑加大了電力系統(tǒng)電功率的控制難度，影響到光伏電壓在電力系統(tǒng)中的安全運(yùn)行。光伏在電網(wǎng)系統(tǒng)中的接入使電網(wǎng)系統(tǒng)的運(yùn)行與控制變得復(fù)雜了很多，要實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)電壓的高效控制成本光伏接入電網(wǎng)系統(tǒng)所要面臨的重要問題之一。隨著光伏在電網(wǎng)系統(tǒng)接入規(guī)模的變大，光伏發(fā)電對電網(wǎng)產(chǎn)生的影響也逐漸變大，在電網(wǎng)系統(tǒng)中占重要地位的逆變器﹑配電系統(tǒng)等設(shè)備的諧波干擾會(huì)變大，光伏發(fā)電會(huì)產(chǎn)生鐵磁諧振等這一系列影響都降低了供電系統(tǒng)的安全高效運(yùn)行，不利于電網(wǎng)系統(tǒng)的健康發(fā)展。

（四）標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范不統(tǒng)一

我國光伏接入電網(wǎng)技術(shù)相對于發(fā)達(dá)國家而言還存在一定的差距，我國光伏接入電網(wǎng)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范還處于發(fā)展階段，在配電網(wǎng)的設(shè)計(jì)和光伏接入規(guī)模等相關(guān)規(guī)定上還沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，這使得電網(wǎng)系統(tǒng)對于光伏產(chǎn)生電壓的影響變得不可預(yù)測，不利于電網(wǎng)系統(tǒng)的運(yùn)行特性分析和控制。此外，在現(xiàn)有的電網(wǎng)接入技術(shù)規(guī)范中僅僅對常規(guī)發(fā)電系統(tǒng)的電網(wǎng)接入進(jìn)行了規(guī)范化的標(biāo)準(zhǔn)制定，由于太陽能的利用研究時(shí)間較短對于光伏接入電網(wǎng)中的相關(guān)規(guī)范還沒有提出。未來太陽能作為可再生的清潔能源成為人們研究分析的重點(diǎn)，因此只有對光伏接入電網(wǎng)的相關(guān)技術(shù)準(zhǔn)則進(jìn)行規(guī)范化制定才能有效地提高能源利用率，加大光伏接入電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)效益。

二、光伏接入電網(wǎng)影響的措施

（一）加大技術(shù)層面分析

光伏接入電網(wǎng)技術(shù)加大了電網(wǎng)系統(tǒng)的節(jié)能型和科學(xué)行，但是隨著光伏接入電網(wǎng)規(guī)模的逐漸變大，在電網(wǎng)系統(tǒng)中不僅需要通過政策法規(guī)來保證光伏在電網(wǎng)系統(tǒng)中接入工作的有效實(shí)施，還需要通過積極的對光伏在電力系統(tǒng)中的影響機(jī)理進(jìn)行科學(xué)的技術(shù)研究。在光伏接入電網(wǎng)后由于光伏產(chǎn)生電壓的微小性和分散性使得電網(wǎng)系統(tǒng)的運(yùn)行特性分析十分復(fù)雜，對于這種復(fù)雜的變化需要通過全新的理論方法進(jìn)行量化分析。在載入了光伏微電源之后的電網(wǎng)系統(tǒng)，其運(yùn)行特性的分析方式與常規(guī)的電網(wǎng)系統(tǒng)變得截然不同，需要對光伏電網(wǎng)的本質(zhì)進(jìn)行深入的分析研究，采用有效的方法理論實(shí)現(xiàn)光伏電網(wǎng)系統(tǒng)的的穩(wěn)定性分析，為之后電網(wǎng)系統(tǒng)的有效控制奠定基礎(chǔ)。

（二）研發(fā)新型配電系統(tǒng)

光伏接入電網(wǎng)系統(tǒng)與分布式電網(wǎng)接入電網(wǎng)系統(tǒng)理論相似，但是光伏發(fā)電電壓與分布式電壓有所不同，在研究光伏接入電網(wǎng)系統(tǒng)的理論方法上可以結(jié)合分布式電壓接入電網(wǎng)的理論基礎(chǔ)和光伏發(fā)電的電壓特性科學(xué)分析，研究適合于光伏接入電網(wǎng)的新型配電系統(tǒng)。在對電網(wǎng)系統(tǒng)中接入光伏的發(fā)電電源進(jìn)行分析時(shí)需要考慮到光伏電源的選址﹑容量等通過多方面實(shí)驗(yàn)分析研究光伏對于電網(wǎng)系統(tǒng)的在諧波抑制和電壓變化等問題上的變化情況。在新型配電系統(tǒng)的建設(shè)中需要充分考慮到光伏發(fā)電在整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)中產(chǎn)生的影響，將光伏接入的電網(wǎng)系統(tǒng)與常規(guī)的電網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行對比分析，觀察光伏發(fā)電對電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性的影響，積極采取應(yīng)對措施，科學(xué)規(guī)劃配電網(wǎng)系統(tǒng)，保障光伏接入的電網(wǎng)系統(tǒng)安全﹑高效運(yùn)行。

（三）開發(fā)運(yùn)行控制技術(shù)

在光伏接入的電網(wǎng)系統(tǒng)中對于運(yùn)行控制技術(shù)的研究首先需要對光伏產(chǎn)生的電功率進(jìn)行優(yōu)化管理，只有實(shí)現(xiàn)對光伏產(chǎn)生的電功率的科學(xué)化運(yùn)用才能提高整個(gè)電力系統(tǒng)的科學(xué)控制的效率。光伏產(chǎn)生的電功率為可再生資源，只有對光伏電功率進(jìn)行合理管理，通過對配電系統(tǒng)負(fù)載的合理調(diào)整，科學(xué)分配電網(wǎng)中的電功率，實(shí)現(xiàn)對光伏接入電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行效率的有效控制。其次，在對光伏接入電網(wǎng)進(jìn)行技術(shù)分析時(shí)對電網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真成為一種常用的手段，通過建立數(shù)學(xué)模型的方式獲取可靠的仿真結(jié)果，實(shí)現(xiàn)對電網(wǎng)系統(tǒng)的深入分析。在仿真過程中重點(diǎn)要實(shí)現(xiàn)對光伏產(chǎn)生電壓的特性分析，建立基于光伏發(fā)電的動(dòng)態(tài)分析模型，并實(shí)現(xiàn)在不同運(yùn)行環(huán)境下的特性分析。此外，光伏產(chǎn)生的電功率對電網(wǎng)穩(wěn)定性的影響﹑對電能質(zhì)量的影響都會(huì)對光伏接入電網(wǎng)系統(tǒng)的運(yùn)行控制產(chǎn)生負(fù)面作用，需要采取可靠的方法增強(qiáng)電網(wǎng)穩(wěn)定性，提高電網(wǎng)運(yùn)行控制效率。

（四）制定統(tǒng)一規(guī)范

在光伏接入電網(wǎng)系統(tǒng)中，為制定科學(xué)﹑經(jīng)濟(jì)的技術(shù)規(guī)范準(zhǔn)則需要對光伏發(fā)電系統(tǒng)中接入光伏的規(guī)模和不同規(guī)模產(chǎn)生的電壓參數(shù)，電壓波動(dòng)參數(shù)等技術(shù)性參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，制定規(guī)范化的接入方式和不同接入方式下配電系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化配置。光伏發(fā)電系統(tǒng)接入電網(wǎng)的電壓等級，諧波抑制程度，電能質(zhì)量等問題都對光伏接入電網(wǎng)系統(tǒng)的運(yùn)行產(chǎn)生一定的影響，不利于電網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，因此在制定的規(guī)范準(zhǔn)則中需要對這些方面進(jìn)行規(guī)范化制定，最大范圍的減少光伏接入對電網(wǎng)系統(tǒng)產(chǎn)生的負(fù)面影響。實(shí)現(xiàn)光伏接入電網(wǎng)的規(guī)范化制定，才能保證電網(wǎng)系統(tǒng)的高效經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，保障電網(wǎng)系統(tǒng)對配電系統(tǒng)的正常供電。

（作者單位為國網(wǎng)臨泉縣供電公司）

［1］ 李琳，董文靜.光伏發(fā)電系統(tǒng)諧波監(jiān)測與評估研究［J］.農(nóng)業(yè)科技與裝備，2016（05）.

［2］ 程振華，岳云力.考慮源荷協(xié)調(diào)的光伏發(fā)電系統(tǒng)接入容量的評估研究［J］.能源工程，2016（04）.