光伏發(fā)電并網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)及對(duì)策探究

任凱

【摘要】：目前，新能源在我國(guó)的發(fā)展迅速，光伏發(fā)電技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用，在電網(wǎng)系統(tǒng)建設(shè)中起到了至關(guān)重要的作用。隨著，分布式光伏電站并網(wǎng)工程層出不窮，可以有效緩解能源緊張、用電需求量日漸增加間的矛盾，促進(jìn)不同行業(yè)與領(lǐng)域健康穩(wěn)定發(fā)展。因此，本文從不同角度入手客觀分析了分布式光伏電站并網(wǎng)的工程應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】：光伏發(fā)電；并網(wǎng)技術(shù)；關(guān)鍵技術(shù)；發(fā)電并網(wǎng)；技術(shù)對(duì)策

引言

光伏發(fā)電具備安全、資源足夠、生命時(shí)間長(zhǎng)且清潔等基本特征。在當(dāng)今，其具備良好的發(fā)展前景。但是，光伏發(fā)電并未進(jìn)行相應(yīng)的規(guī)范化，也沒(méi)有統(tǒng)一的運(yùn)行管理方式，不具備長(zhǎng)時(shí)間成熟的管理經(jīng)驗(yàn)。所以，構(gòu)建有效且規(guī)范的管理制度，尤其是增強(qiáng)電站的維護(hù)與管理等工作，對(duì)于大型光伏并網(wǎng)電站的經(jīng)濟(jì)且高效運(yùn)行是非常重要的。

1、光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)

在光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)中，包括了光伏電池陣列、功率追蹤器、蓄電池組、逆變器和交流負(fù)載、交流電網(wǎng)等多個(gè)部分。其中，逆變器可以實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)和光伏發(fā)電系統(tǒng)的連接作用。依據(jù)有沒(méi)有作為儲(chǔ)能容器的蓄電池，可以將其系統(tǒng)具體分為兩種，即可調(diào)度式并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)和不可調(diào)度式并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)。前者在逆配電器中配有負(fù)載開(kāi)關(guān)和主開(kāi)關(guān)，能夠讓系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)不間斷供電，而后者的逆變器可以把光伏電池板產(chǎn)生的直流電能轉(zhuǎn)化成為與電網(wǎng)電壓同相且同頻的交流電，在主電網(wǎng)發(fā)生斷電現(xiàn)象時(shí)，系統(tǒng)會(huì)對(duì)電網(wǎng)的供電工作自動(dòng)停止。目前來(lái)看，作為具有重要作用的逆變器具有五大發(fā)展趨勢(shì)，首先是拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)越發(fā)簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本逐漸減低，體積逐漸變小；其次，是允許的直流電壓輸入范圍逐漸增大；接著是其對(duì)軟開(kāi)關(guān)技術(shù)的應(yīng)用漸漸加強(qiáng)；然后是在很多的光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中，對(duì)于多點(diǎn)平逆變器的應(yīng)用漸漸增多；最后是三相并網(wǎng)逆變器的逐漸發(fā)展。現(xiàn)階段，一般的光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)具有三個(gè)特點(diǎn)，一是光谷發(fā)電系統(tǒng)的輸出會(huì)受到溫度、光照等相關(guān)環(huán)境因素的影響較大，輸出功率會(huì)因此產(chǎn)生變化，具有一定的不穩(wěn)定性和不可調(diào)控性；二是光伏系統(tǒng)的生產(chǎn)成本較高，系統(tǒng)多采用MPPT（最大功率點(diǎn)跟蹤）技術(shù)，電網(wǎng)對(duì)于光伏電能的吸收和利用要求較高；為滿足對(duì)于太陽(yáng)能的利用要求，其發(fā)電系統(tǒng)一般會(huì)利用并網(wǎng)電壓同相與并網(wǎng)電流，系統(tǒng)本身只對(duì)有功功率予以提供。

2、光伏發(fā)電并網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)分析

2.1繼電保護(hù)

在新形勢(shì)下，我國(guó)根據(jù)各地區(qū)電網(wǎng)運(yùn)行情況，在光伏電站接入電網(wǎng)方面制定了相關(guān)法律法規(guī)。在分布式光伏電站并網(wǎng)工程方面，該地區(qū)要綜合分析一系列影響因素，根據(jù)相關(guān)法律法規(guī)，科學(xué)配置繼電保護(hù)，明確光伏電子電站線路側(cè)面配置的繼電保護(hù)裝置，科學(xué)保護(hù)線路，要根據(jù)線路各方面情況，合理加裝欠壓/超壓等保護(hù)，可以及時(shí)接收一系列跳閘命令，所配置的微機(jī)線路保護(hù)要和該地區(qū)分布式光伏電站并網(wǎng)建設(shè)具體要求吻合，能夠充分發(fā)揮多樣化作用。在離網(wǎng)狀態(tài)下，一旦其中的緊急控制沒(méi)有啟動(dòng)，微電網(wǎng)內(nèi)部頻率會(huì)大幅度降低，有功功率缺額會(huì)動(dòng)態(tài)變化，和頻率變化正好相反，極易導(dǎo)致微電網(wǎng)處于癱瘓狀態(tài)。針對(duì)這種情況，在建設(shè)分布式光伏電站并網(wǎng)工程中，該地區(qū)需要借助繼電保護(hù)，微電網(wǎng)脫網(wǎng)之后進(jìn)行合理化處理，確保微電網(wǎng)處于穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)。在微電網(wǎng)離網(wǎng)方面，如果出現(xiàn)功率缺額情況，不重要負(fù)荷等需要及時(shí)切除，也包含某些關(guān)鍵性負(fù)荷，如果屬于功率盈余，要及時(shí)切除其中部分逆變器。在此過(guò)程中，該地區(qū)要根據(jù)分布式光伏電電站并網(wǎng)特點(diǎn)，優(yōu)化利用先進(jìn)的技術(shù)，借助信息化手段，構(gòu)建區(qū)域合理化的監(jiān)督管理系統(tǒng)，全方位動(dòng)態(tài)監(jiān)督分布式光伏發(fā)電站并網(wǎng)各方面情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)存在的隱患問(wèn)題，進(jìn)行合理化解決，有效防止分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行中頻繁出現(xiàn)故障問(wèn)題，處于安全、穩(wěn)定運(yùn)行中，順利輸送電能，提高供電質(zhì)量，有效滿足地區(qū)不同行業(yè)以及領(lǐng)域用電量。

2.2自動(dòng)化技術(shù)

利用重合閘配合與分布式光伏發(fā)電脫網(wǎng)的特性的方法，來(lái)將分布式光伏發(fā)電對(duì)短路影響的消除。下面是改進(jìn)的微略。其一，將變電站的重合閘延時(shí)的時(shí)間延長(zhǎng)到2.5～3.5秒。其二，不保持配電終端所送過(guò)的電流的信號(hào)，或者將信號(hào)所保持的時(shí)間縮短到1秒以內(nèi)。其三，處理主站故障的功能需要對(duì)二次過(guò)電流信號(hào)疊加分析的功能進(jìn)行增加。其四，分布式光伏電源并網(wǎng)的發(fā)網(wǎng)容量如果超出線路容量的25%時(shí)，對(duì)于配電終端故障信息上報(bào)的閾值需要重新進(jìn)行整定，致使設(shè)定值提升。

2.3技術(shù)文件管理體系

要深入體現(xiàn)各電站運(yùn)營(yíng)的安全性，需要構(gòu)建有關(guān)文件的信息檔案，接著提升電站運(yùn)行和維護(hù)的可靠性。進(jìn)行技術(shù)文件信息檔案的構(gòu)建，應(yīng)當(dāng)考慮多個(gè)方面的因素，不但需要有針對(duì)性的列出幾個(gè)大項(xiàng)，還需要做到統(tǒng)籌兼顧，將信息透明化處理。其具體內(nèi)容是：原始資料種類(lèi)：設(shè)施選型方案、施工圖紙資料、科研究性資料；常規(guī)資料種類(lèi)：設(shè)施操作和運(yùn)行、維護(hù)與維修工作指標(biāo)；輔助資料種類(lèi)：設(shè)施說(shuō)明、技術(shù)參數(shù)、實(shí)驗(yàn)報(bào)告；資料說(shuō)明種類(lèi)：檢測(cè)項(xiàng)目、詳細(xì)維修流程。將這部分內(nèi)容確定好以后，應(yīng)當(dāng)對(duì)計(jì)算機(jī)MIS管理體系進(jìn)行使用，對(duì)于電站信息資料進(jìn)行整理與歸納，并且構(gòu)成綜合且高效的電站信息庫(kù)。

2.4復(fù)合儲(chǔ)能型光伏并網(wǎng)系統(tǒng)

現(xiàn)在，簡(jiǎn)單的光伏系統(tǒng)具有輸出功率不穩(wěn)定的特點(diǎn)，負(fù)荷儲(chǔ)能型光伏并網(wǎng)系統(tǒng)是儲(chǔ)能技術(shù)在光伏并網(wǎng)當(dāng)中的應(yīng)用具有一定的代表性，現(xiàn)已我國(guó)某電力企業(yè)采用的復(fù)合儲(chǔ)能型并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行分析，根據(jù)它的結(jié)構(gòu)可以發(fā)現(xiàn)它采用的是超級(jí)電容器（Super-capacitor）和蓄電池（Battery）復(fù)合儲(chǔ)能的方式，這種結(jié)構(gòu)方式對(duì)于系統(tǒng)并網(wǎng)功率的穩(wěn)定性具有量好的作用，且能夠?qū)Σ⒕W(wǎng)電流的諧波含量起到有效降低的作用。在其結(jié)構(gòu)中，還包括了Boost變換器、光伏陣列等元件。利用超級(jí)電容器和蓄電池的互補(bǔ)性能，這種復(fù)合儲(chǔ)能型的光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)可以具有較好的穩(wěn)定性，且對(duì)于光伏并網(wǎng)功率波動(dòng)的問(wèn)題可以得到良好的解決，進(jìn)而將并網(wǎng)電流波形質(zhì)量進(jìn)行改善，讓光伏電站的可調(diào)度性提高，將自身對(duì)于外界因素的抵抗能力增強(qiáng)。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，分布式光伏發(fā)電因?yàn)樽陨戆l(fā)電方式的特殊性以及發(fā)電設(shè)備的特殊性，在發(fā)電過(guò)程中有許多新型的，尚待解決的問(wèn)題。因?yàn)閱?wèn)題的新穎，各種研究觀察的核心也逐漸轉(zhuǎn)移到優(yōu)化方式上，如何更好的解決各種問(wèn)題也成為社會(huì)關(guān)注的重點(diǎn)。各種可持續(xù)發(fā)展的貫徹理念以及國(guó)家政策的支持，為更好的解決相關(guān)問(wèn)題提供了必要的基礎(chǔ)，相信問(wèn)題的解決也指日可待。

【參考文獻(xiàn)】：

[1]石浛錕.光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)在船舶上的應(yīng)用[J].珠江水運(yùn)，2016（12）：～11.endprint