淺析光伏發電并網對配電網的影響及對策

米凌志

【摘 要】太陽能是一種可再生能源，具有安全、清潔、分布廣泛等特點，光伏發電能夠有效利用太陽能實現電力能源的生產，符合現代化的節能環保理念。但是，光伏發電并網的電源容量的增加也會對配電網的運行控制產生不利影響，降低供電質量。論文圍繞光伏發電展開討論，通過典型的光伏發電系統分析了光伏發電并網技術，并探討了光伏發電的并網對配電網的影響及對策。

【Abstract】Solar energy is a kind of renewable energy， which is safe， clean and widely distributed. Photovoltaic power generation can effectively use solar energy to achieve the production of electric energy， and conforms to the modern concept of energy saving and environmental protection. However， the increase of the capacity of grid-connected photovoltaic power generation will also adversely affect the operation control of the distribution network， and reduce the quality of power supply. This paper discusses the photovoltaic power generation， analyzes the photovoltaic grid-connected technology through typical photovoltaic power generation system， and discusses the impact of photovoltaic grid-connected on the distribution network and its countermeasures.

【關鍵詞】光伏發電；配電網；影響；對策

【Keywords】 photovoltaic power generation； distribution network； impact； countermeasures

【中圖分類號】TM615 【文獻標志碼】A 【文章編號】1673-1069（2017）10-0153-02

1 引言

在經濟飛速發展的背景下，我國的資源和能源危機也在加劇，基于可再生能源的發電系統得到開發和應用。近年來，風電和光伏發電等新能源的應用，在我國受到了越來越多的關注和重視，新能源的開發工作不斷深入。隨著光伏電站并網數量的增加，這種依靠太陽能等自然資源的發電方式對配電網的影響也逐漸顯現出來。光伏發電容易受到自然因素的影響，具有一定的隨機性和波動性，同時，光伏電站并網后，配電網由原來的單電源系統轉變為多電源系統，導致配電網中諧波和直流分量增加，影響配電網的安全運行和電力設備的正常工作。新能源企業要抓住機遇，迎接挑戰，認真分析和總結光伏發電并網存在的問題，并制定有效方案予以解決。

2 光伏發電并網技術分析

2.1 光伏發電原理

光伏發電主要是利用光伏組件將太陽能資源轉化為電力能源，一般采用分布式的布置形式，作為配電網的重要補充。一般而言，光伏發電系統需要包括光伏電池板（由特殊材料制作的硅板）、電容適配器、主開關、核心逆變器、交直流變換器、蓄電池組、充電器等，如圖1所示，在發電過程中，充電器具有MPPT功能，將光伏電池板產生的電能連接到蓄電池，同時蓄電池與電容適配器連接，對電能電容進行調控；與核心逆變器連接，確保電能與配電網的適配[1]。光伏發電站能夠與配電網或其他新能源網絡進行有效調節，互為補給，不僅能夠直接連接用戶負載，還能夠將多余電能儲存運輸到當地的公用電力網絡中。

2.2 光伏并網特性

光伏發電主要是利用太陽光，因此容易受到氣候條件、時間、地域等因素的影響，表現出如下特性：第一，隨機波動性，光伏發電系統所處的地理位置不同，太陽光照的有效性也不同，并且在不同的天氣條件下，太陽光照強度也不同，例如晴天光照充足，但是雷雨天氣光照很弱，這就導致光伏發電表現出明顯的隨機波動性；第二，輸出為純有功功率，當前大部分光伏發電系統應用的并網方式主要是通過逆變器的連接，逆變器的輸入為電壓，輸出為電流，通過對輸出電流的控制，跟蹤網點電壓實現并網，這個過程中輸出功率因素接近1，幾乎為純有功功率輸出；第三，孤島保護負荷相關性，光伏發電并網技術還不夠成熟，因此在配電網中所占的比例并不大，可以通過抗孤島設備監測孤島效應，但是對著光伏并網裝機容量的增加，孤島效應監測時間變長，容易引發電網故障[2]。

3 光伏發電并網對配電網的影響

光伏發電并網的電源容量較小，一般只有幾兆瓦，在35kV及以下電壓等級的配電網中較為常見。光伏發電并網雖然具有節能環保、成本較低、電力維修方便等優點，但是由于自身特點的限制，在實際的配電網運行中還存在很多不利影響。

3.1 對電能質量的影響

光伏發電并網后，使得配電網的電壓水平發生變化，容易造成電壓、電流的波形畸變，其對配電網電能質量的影響主要表現在以下幾點：第一，諧波畸變，光伏發電系統一般需要應用電力電子換流器，該裝置接入配電網后會引入諧波電流，同時影響電網電壓，造成諧波畸變，此外，光伏發電系統中的電抗器以及配電網中的電容器會造成諧振現象，使得諧波畸變更加明顯；第二，電壓波動和閃邊，光伏發電系統要受到自然環境溫度、太陽光輻射強度等因素干擾，其輸出的功率具有一定的波動性，接入配電網后，變化的功率輸入會導致原有電壓水平的波動，難以避免閃變問題，影響供電穩定性；第三，潮流方向發生變化，光伏發電系統在配電網中接入的具體位置和容量配置是不盡相同的，如果接入的光伏并網容量過大，在饋線節點處會產生較大的輸入功率，使得此處電壓升高，造成潮流倒向，影響整個配電網的輸配電質量。

3.2 對繼電保護的影響

我國配電網大部分采用的是單電源放射型布設方式，將光伏發電系統并入到配電網中，會改變配電網絡原有的拓撲結構，造成繼電保護發生拒動、誤動等情況，同時還會影響自動重合閘。具體而言，光伏發電并網對繼電保護的影響包括以下幾個方面：第一，影響三段式過流保護，在光伏發電接入配電系統后，如果發生電力故障，由于光伏電源的存在，繼電保護裝置判斷故障電流的難度提升，使得饋線保護動作靈敏度降低，同時，鄰近線路的瞬時速斷保護選擇性失效，容易產生拒動或誤動；第二，影響高壓熔斷器保護，分布式光伏系統并網成功后，配電網成為多電源供電系統，而高壓熔斷器保護往往針對單個電源系統有效，在發生故障后，高壓熔斷器僅僅斷開故障支路，難以實現對整個線路的保護；第三，造成孤島效應，在光伏電站并網的情況下，發生短路故障后，母線自切保護裝置容易發生錯誤動作，光伏電站與母線的其余負載將會形成電力孤島。

4 分布式光伏發電并網對策

4.1 加強無功補償

按照國家電網的有關規定，光伏電站并網需要加強無功補償性能的研究，尤其是對于大型的光伏電站必須具備動態無功補償能力。一方面，要針對AVC和無功設備容量進行全面的研究和設置，使得光伏發電站并網后能夠與配電網形成統一的無功控制系統，同時要對電容和電抗器等無功設備之間進行協調控制[3]；另一方面，有效利用光伏電站對配電網的無功配置能力，可以與相關科研單位和設備制造長假進行深入的研究，充分發掘光伏發電中的無功調節能力，確保配網的區域電壓能夠穩定，使得整個電力系統的輸配電質量獲得進一步提升。

4.2 提高安全運維水平

光伏發電系統并網后，配網安全運行最為有效的保護方法就是精準地審核、校對保護定值，從而確保配網安全運行。或者延遲變電站重合閘時間，使其滯后2-3秒，當分布式光伏電源有了較高的發電量，接連大于系統容量的20%，則有必要對配網終端的故障設定值來新一輪地整定。在實際的工作中，電力企業要加強對光伏電站主要性能的重點檢測，例如低電壓穿越、電網適應性、有功功率輸出特性、SVC性能、電能質量等方面的檢測。與此同時，還要加大對配網安全檢修與運維力度，對并網后的供電狀態實時監控，及時發現和解決安全隱患。

5 結語

光伏發電作為新能源的一種重要形式有著很好的發展前景，光伏并網發電系統應用范圍不斷擴大，但是，在實際的運行中還面臨著一定的阻礙，新能源企業要加強與電力企業的溝通合作，采取有效措施提升光伏發電性能，保障并網質量。

【參考文獻】

【1】李知奎.關于分布式光伏發電并網對配電網的影響分析[J].電子世界，2016（14）：146.

【2】于湛瑤.基于光伏發電并網對配電網保護的影響及對策[J].科技經濟導刊，2016（22）：74+65.

【3】張樂坤，蘇乃斌.光伏發電并網對配電網保護的影響及對策[J].中小企業管理與科技（下旬刊），2015（06）：253.