光伏發(fā)電并網(wǎng)大電網(wǎng)面臨的問題與對策

張楊華

（中國能源建設(shè)集團(tuán)湖南火電建設(shè)有限公司 湖南株洲 412000）

1 光伏發(fā)電并網(wǎng)的節(jié)能減排效益分析

從光伏發(fā)電并網(wǎng)項(xiàng)目實(shí)際來說，其有不錯的節(jié)能性，具體體現(xiàn)如下：以某228MV光伏電站為例，項(xiàng)目總占地面積7000余畝，在實(shí)際運(yùn)行中，年均提供32899.3萬kMh左右的綠色能源，和同等電量火電廠對比，每年可以節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤11.5萬噸，并且能夠減少大氣污染物。其中，二氧化氯排放能夠減少9902.6噸左右；二氧化碳排放能夠減少28.7萬噸左右；氮氧化物排放能夠減少4951.34噸左右；煙塵排放能夠減少約8.98萬噸。由此可見，光伏發(fā)電并網(wǎng)項(xiàng)目，不僅能夠緩解環(huán)境污染，而且能夠獲得不錯的節(jié)能減排效益。

2 光伏發(fā)電并網(wǎng)大電網(wǎng)面臨的問題

2.1 雷擊影響

從發(fā)電方式來說，光伏發(fā)電站是利用太陽能進(jìn)行發(fā)電，裝置多設(shè)置在室外，極易受到雷擊威脅，尤其是雷雨天氣。雷云表面負(fù)電荷，會受電纜和支架感應(yīng)影響，產(chǎn)生高壓電，使發(fā)電系統(tǒng)被雷擊后，會產(chǎn)生極大破壞。光伏發(fā)電并網(wǎng)大電網(wǎng)后，光伏電站運(yùn)行所產(chǎn)生的電力，直接供給居民及企業(yè)，當(dāng)光伏電站受雷擊后，給大電網(wǎng)造成一定影響，進(jìn)而影響居民及企業(yè)用電安全。

2.2 運(yùn)行安全性問題

從光伏發(fā)電實(shí)際來說，其為太陽能發(fā)電的一種，由于太陽能發(fā)電缺少穩(wěn)定性，很容易受太陽光影響，具有較強(qiáng)不確定性，使得并網(wǎng)后，大電網(wǎng)運(yùn)行預(yù)測難度增加，使配電網(wǎng)無法實(shí)現(xiàn)斷面交換功率控制。并網(wǎng)后大電網(wǎng)中設(shè)置的電源越來越多，電源分布點(diǎn)逐漸增加，使電源控制及協(xié)調(diào)的難度性增加，傳統(tǒng)電壓和無功補(bǔ)償方法的應(yīng)用，已無法獲得有效控制結(jié)果，影響大電網(wǎng)運(yùn)行的安全性和靈活性。

2.3 配電系統(tǒng)規(guī)劃問題

當(dāng)光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)后，配電系統(tǒng)功能會出現(xiàn)一定變化，影響電能收集和運(yùn)輸及分配，若處理不到位，極易影響電網(wǎng)運(yùn)行效率和質(zhì)量，使電壓產(chǎn)生波動和波污染等問題，在并網(wǎng)時，需開展配電系統(tǒng)合理規(guī)劃，繼續(xù)沿用傳統(tǒng)規(guī)劃思維已不再適用。

3 光伏發(fā)電并網(wǎng)大電網(wǎng)的策略

3.1 加大科研力度

從光伏發(fā)電站規(guī)劃、設(shè)計(jì)及并網(wǎng)全過程來說，主要存在的問題包括無序建設(shè)和并網(wǎng)困難等。為順利推動光伏發(fā)電并網(wǎng)，提升電網(wǎng)運(yùn)行水平，必須加大科研力度。以安徽省金寨縣為例，其為最早推行光伏扶貧的地區(qū)，光伏電站數(shù)量較多，總裝機(jī)量很大。據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)，截止到2020年，其光伏電站總?cè)萘繉_(dá)到320萬千瓦。當(dāng)?shù)仉娏緦⑵渥鳛檠邪l(fā)項(xiàng)目試點(diǎn)，主要研究課題包括分布式發(fā)電集群規(guī)劃軟件；分布式電源靈活并網(wǎng)與即插即用關(guān)鍵技術(shù)；分布式發(fā)電群控群調(diào)系統(tǒng)以及分布式發(fā)電集群實(shí)時仿真測試平臺。從實(shí)際應(yīng)用效果來說，此科研項(xiàng)目能有效解決光伏脫網(wǎng)問題，使用戶光伏發(fā)電量增加，平均提升30%；村集體光伏發(fā)電量也有所增加，平均提升10%；修通網(wǎng)損降低3%，進(jìn)而達(dá)到預(yù)期效果。借鑒于此，若想著力解決光伏發(fā)電并網(wǎng)大電網(wǎng)所面臨的各類問題，必須要不斷加大科研項(xiàng)目的研究。

3.2 加強(qiáng)電能以及電能質(zhì)量的控制

從光伏發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行實(shí)際來說，發(fā)電具有不確定性，使實(shí)際功率輸出時，極易產(chǎn)生波動，影響用戶用電。以逆變器為例，其實(shí)際應(yīng)用時，極易產(chǎn)生諧波，使配電系統(tǒng)諧波持續(xù)增加。因此，必須不斷提升對配電系統(tǒng)電能的把控力度。除此，還需做好電能質(zhì)量把控，進(jìn)而提升光伏發(fā)電并網(wǎng)運(yùn)行質(zhì)量。不確定性是光伏發(fā)電的主要特點(diǎn)，且功率輸出極易產(chǎn)生波動，給接入電網(wǎng)系統(tǒng)中的用電用戶，造成很大程度上的影響，引發(fā)電能質(zhì)量問題。逆變器諧波的出現(xiàn)，使配電系統(tǒng)諧波系統(tǒng)運(yùn)行水平不斷提高。光伏發(fā)電通過單相電源并網(wǎng)，使配電系統(tǒng)受到影響，三相不平衡問題更明顯。必須加大關(guān)于配電系統(tǒng)電能質(zhì)量相關(guān)問題的研究，提升電能質(zhì)量監(jiān)控水平[1]。

3.3 加大運(yùn)行研究

若想改善光伏發(fā)電并網(wǎng)大電網(wǎng)運(yùn)行的效果，除了深入研究發(fā)電系統(tǒng)外，還需要加大對大電網(wǎng)的運(yùn)行研究，進(jìn)而提出問題解決的方法。若微網(wǎng)模式的光伏發(fā)電以及大電網(wǎng)并網(wǎng)，那么微網(wǎng)能夠和大電網(wǎng)產(chǎn)生較強(qiáng)的相互作用，影響著大電網(wǎng)運(yùn)行。在分析大電網(wǎng)運(yùn)行特性時，要采取新方法。微網(wǎng)的出現(xiàn)，使得配電系統(tǒng)極易產(chǎn)生安全問題，在進(jìn)行分析時，采取高壓電力系統(tǒng)分析方法難以滿足研究需求。開展運(yùn)行研究，主要是為了了解微網(wǎng)和大電網(wǎng)之間存在的相互作用，掌握理論以及方法，能夠?qū)崿F(xiàn)微網(wǎng)配電系統(tǒng)的有效控制以及分析。

3.4 強(qiáng)化反復(fù)性發(fā)電系統(tǒng)的電網(wǎng)運(yùn)行

為深度分析電力系統(tǒng)，必須開展潮流計(jì)算，并且實(shí)施動態(tài)仿真，使用監(jiān)理合理化模型，最大程度上保障結(jié)果。在進(jìn)行光伏電池分布式系統(tǒng)的研究時，重點(diǎn)研究電源特征，構(gòu)建動態(tài)化模型，掌握不同運(yùn)行狀態(tài)下系統(tǒng)的不確定性。目前，光伏發(fā)電技術(shù)已經(jīng)被普遍應(yīng)用。隨著應(yīng)用規(guī)模的不斷擴(kuò)大，極有可能會造成大系統(tǒng)電壓以及頻率等出現(xiàn)問題，比如穩(wěn)定性不足，因此要深度研究光伏發(fā)電系統(tǒng)、系統(tǒng)運(yùn)行方式、并網(wǎng)大電網(wǎng)形式等。提升光伏發(fā)電功能的預(yù)測精準(zhǔn)度，使其及時受到不確定性因素的影響，還能夠保障發(fā)電的可行性，順利推進(jìn)各項(xiàng)計(jì)劃。提升技術(shù)水平，是推動光伏發(fā)電并網(wǎng)應(yīng)用的重要手段和途徑，必須要做好全面的分析和研究，最大程度上提高電網(wǎng)運(yùn)行的水平[2]。

3.5 科學(xué)規(guī)劃配電系統(tǒng)

從行業(yè)發(fā)展實(shí)際來說，受到科學(xué)技術(shù)的發(fā)展影響，使得光伏發(fā)電系統(tǒng)不斷創(chuàng)新和應(yīng)用。在具體應(yīng)用中，為保證系統(tǒng)運(yùn)行的質(zhì)量和效率，必須要科學(xué)合理的規(guī)劃。開展新型光伏配電系統(tǒng)的統(tǒng)籌規(guī)劃，為保證規(guī)劃的質(zhì)量，要基于現(xiàn)有的研究理論成果，比如微網(wǎng)規(guī)劃研究，結(jié)合光伏發(fā)電并網(wǎng)大電網(wǎng)的特點(diǎn)，同時依據(jù)光伏發(fā)電電源分配的實(shí)際情況合理設(shè)置。具體來說，要從光伏電站建設(shè)選擇方面入手，進(jìn)行地址選擇和容量大小等的研究，并且深入研究電能輸出的控制方法以及并網(wǎng)形式等，深度分析影響電網(wǎng)諧波以及電壓波動等的因素。在進(jìn)行配電系統(tǒng)規(guī)劃時，規(guī)劃人員要做好對可再生能源的深度了解，明確發(fā)電原理和可靠性影響因素等，進(jìn)而合理規(guī)劃，保障系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性以及環(huán)保性。

3.6 提升防雷水平

若想充分解決光伏發(fā)電并網(wǎng)運(yùn)行雷擊問題，必須強(qiáng)化外部壁壘措施。在日常工作中，要做好內(nèi)部防雷保護(hù)及日常檢修工作，避免工作不到位，使隱患變成事故。目前，電網(wǎng)應(yīng)用的外部防雷系統(tǒng)較多，比如安裝引地線和接閃器等。單純依靠此措施，難以有效防雷，還需增加內(nèi)部防雷裝置建設(shè)。從目前實(shí)際情況來說，常用的內(nèi)部防雷裝置，主要組成包括屏蔽系統(tǒng)和合理布線系統(tǒng)等，能發(fā)揮積極作用。為保證系統(tǒng)合理運(yùn)行，必須做好系統(tǒng)維護(hù)工作。

結(jié)語

光伏發(fā)電并網(wǎng)大電網(wǎng)面臨諸多問題，比如雷擊問題和運(yùn)行安全問題。為更好的運(yùn)行，需要加大科研力度；加強(qiáng)電能以及電能質(zhì)量的控制；加大運(yùn)行研究；強(qiáng)化反復(fù)性發(fā)電系統(tǒng)的電網(wǎng)運(yùn)行；科學(xué)規(guī)劃配電系統(tǒng)。