光伏發電接入系統對電網運行的影響

孫永紅 國網河南省電力公司三門峽市陜州供電公司

光伏發電接入系統對電網運行的影響

孫永紅 國網河南省電力公司三門峽市陜州供電公司

分布式光伏發電具有接入容量比較小、接入點比較分散、系統運行控制相互獨立等特點，發電功率的變化會導致接入電網時引起系統的電壓、潮流產生波動，這使得電網運行的控制難度加大。因此，只有有效解決分布式光伏發電接入電網時對電壓分布與潮流產生的影響，才能保證供電的安全可靠性。

光伏發電 分布式 電網運行 影響

前言

能源的利用促進了現代工業的快速發展，其在人類生產生活中發揮著巨大的作用。其中，化石燃料（如煤、石油等）的大量使用造成了嚴重的環境污染問題，因此，發展清潔的新能源成為可持續發展的必然要求。隨著新能源發電技術的發展，光伏發電在電力系統中的比重越來越大，但光伏發電的間歇性、隨機性、周期性、波動性等特點對電網的穩定運行產生了不可忽視的影響。對于電網系統而言，光伏發電具有不同于常規發電的特性，因此，要根據光伏發電的特點，通過采用新方法和新技術，來充分發揮光伏發電的作用，將光伏發電接入電網系統后造成的消極影響降到最低。

一、光伏發電的優勢

光伏發電技術利用了半導體界面的光生伏特效應，將光能直接轉變為了電能。它擁有常規發電系統不具備的優勢。

第一，在可預見的時限內無枯竭的危險，且安全可靠、清潔無污染。第二，能源分布受地域的限制比較小，甚至可以利用建筑物的向陽面。第三，不需要消耗其它燃料，只需架設發電和輸電設備便可就地發電供電。第四，光伏發電站的建設周期比較短，能源獲取的成本也比較低。第五，光能的質量較高，這對實現節能減排的目標以及可持續發展具有重要意義[1]。

二、分布式光伏發電接入系統對電網運行的影響

（一）對電能質量的影響

第一，對電壓的影響。在電網系統的終端或饋線終端接入大量光伏發電后，其產生的反向電流，會使負荷一側電壓高于變電站一側，這可能導致負荷側的電壓超過國家規定的標準。此外，白天照明的變化也會導致光伏輸出的電流發生變化，這也會使電壓產生波動，使電壓/無功調節裝置處于頻繁變動的狀態。

第二，諧波問題。光伏并網發電是將直流電能轉換為電網中的交流電，這一過程中產生的諧波會污染交流電網。電子產品的大量使用也帶來了諧波問題。具體地說，諧波的大小和階次受發電方式、逆變器的型號的影響。如果逆變器具有一定的濾波功能的話，可以有效地解決光伏發電接入電網產生的諧波問題。

第三，注入的直流分量。分布式光伏電源在接入電網系統之后，電網系統可能會產生直流分量，這會對電網系統的運行產生許多不利的影響，如計量裝置可能會出現誤差，電流式漏電器也可能發生錯誤操作。

（二）對短路故障的影響

當電網系統側發生短路的時候，接入電網系統的光伏電源對短路的貢獻比較小，穩態的短路電流只比光伏電源的額定輸出大1 / 10～1 / 5，短路的那一瞬間電流峰值同光伏發電源的逆變器儲能元件和輸出元件的性能有關。在電網系統中，通常采用過電流保護和熔斷器保護來消除短路故障，面對滲透率高的光伏電源，饋電線路上出現短路的故障時，則可能是會因光伏發電提供了絕大部分短路電流而造成的饋電線路不能檢測出短路故障。

（三）產生孤島效應

在電網斷電之后，光伏設備仍維持向電網供電的狀態，這就是所謂的孤島效應。當電網因為故障或檢修而斷電時，光伏發電系統產生的孤島效應將直接威脅到電網設備維修人員的人身安全，因此必須加入反孤島效應的策略來抑制孤島效應的危害。市場上的逆變器滿足具有抑制孤島效應的作用，但由于產品質量不能得到有效的保證，所以還需要采取一些替代措施來保證停電時，光伏系統能夠及時同電網系統分離。

（四）改變配電網設計規劃

電網規劃是進行負荷預測的重要依據，光伏發電與天氣的變化密切相關，這使得電力規劃的難度非常大。供電規劃的目的是滿足供電的可靠性，使缺電率保持在一個盡可能小的數值內。光伏電源接入電網后，負荷預測引入凈負荷的概念，即從原負荷中減去光伏系統的容量的凈負荷值。新規劃方式在進行負荷能耗增長分析后可直接引入新能源，運用凈負荷的定義得出電網的特征，再遵循常規機組的規劃，通過迭代來繼續進行，以達到較好的機組協同效果[2]。

三、分布式光伏電站接入電網系統運行的應對策略

（一）研發光伏發電接入公共電網運行

的監測、保護和控制設備

第一，電網系統的實時監測、控制、調整和測量。光伏發電系統的接入是電網系統運行趨于復雜化，這使得電網系統需要監測的點和范圍變得更多，而且需要協調控制的對象也有所增加。第二，分布式光伏電能質量的分析與控制技術。光伏發電有功率波動的問題，這給用戶帶來了電能質量問題。因此，有必要對光伏發電系統接入電網中的電能質量進行監控，積極研發針對電能質量的綜合監控技術。

（二）健全分布式光伏發電接入電網的技術標準與規范

研究分布式光伏發電系統的技術參數及控制特點，以及其能承受電網系統干擾技術要求和標準；研究光伏系統并網的規模和電壓等級方面的技術標準；研究接納光伏電源的電網系統的技術標準和規范，不斷健全光伏發電接人公共電網系統的規范，將有利于引導與規范光伏發電等新能源分布式發電系統有序的接人大電網之中，確保這些新的發電系統及其控制設備不會對大電網系統的安全運行產生消極影響[3]。

四、結束語

分布式光伏發電技術具有節能、環保的優勢，表現出良好的發展勢頭。隨著分布式光伏電源接入電網系統，電網系統的規劃、設計、運行和控制也應不斷升級完善以不斷適應光伏發電的發展。隨著分布式光伏發電接入配電網的電量日益增多，研究分布式光伏發電并網對電網的影響是十分必要的。因此，積極采用新技術，制定適當的管理措施，對進行太陽能資源的有效利用具有重要的意義。

[1]劉維亮,范云其.大規模分布式光伏電站并網對電網運行的影響[J].電工技術,2016(11)：130-131.

[2]杜嚴行,李恒.光伏電站接入方式對局部電網影響及改進方案的研究[J].電力電容器與無功補償,2015(2)：9-13.

[3]薛莉,趙泉剛.分布式光伏發電接入對配電網繼電保護的影響及適應性分析[J].低碳地產,2016,2(14):34-34.