光伏發電并網大電網面臨的問題與對策

張楊華

（中國能源建設集團湖南火電建設有限公司 湖南株洲 412000）

1 光伏發電并網的節能減排效益分析

從光伏發電并網項目實際來說，其有不錯的節能性，具體體現如下：以某228MV光伏電站為例，項目總占地面積7000余畝，在實際運行中，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，每年可以節約標準煤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，光伏發電并網項目，不僅能夠緩解環境污染，而且能夠獲得不錯的節能減排效益。

2 光伏發電并網大電網面臨的問題

2.1 雷擊影響

從發電方式來說，光伏發電站是利用太陽能進行發電，裝置多設置在室外，極易受到雷擊威脅，尤其是雷雨天氣。雷云表面負電荷，會受電纜和支架感應影響，產生高壓電，使發電系統被雷擊后，會產生極大破壞。光伏發電并網大電網后，光伏電站運行所產生的電力，直接供給居民及企業，當光伏電站受雷擊后，給大電網造成一定影響，進而影響居民及企業用電安全。

2.2 運行安全性問題

從光伏發電實際來說，其為太陽能發電的一種，由于太陽能發電缺少穩定性，很容易受太陽光影響，具有較強不確定性，使得并網后，大電網運行預測難度增加，使配電網無法實現斷面交換功率控制。并網后大電網中設置的電源越來越多，電源分布點逐漸增加，使電源控制及協調的難度性增加，傳統電壓和無功補償方法的應用，已無法獲得有效控制結果，影響大電網運行的安全性和靈活性。

2.3 配電系統規劃問題

當光伏發電系統并網后，配電系統功能會出現一定變化，影響電能收集和運輸及分配，若處理不到位，極易影響電網運行效率和質量，使電壓產生波動和波污染等問題，在并網時，需開展配電系統合理規劃，繼續沿用傳統規劃思維已不再適用。

3 光伏發電并網大電網的策略

3.1 加大科研力度

從光伏發電站規劃、設計及并網全過程來說，主要存在的問題包括無序建設和并網困難等。為順利推動光伏發電并網，提升電網運行水平，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，光伏電站數量較多，總裝機量很大。據相關統計，截止到2020年，其光伏電站總容量將會達到320萬千瓦。當地電力公司將其作為研發項目試點，主要研究課題包括分布式發電集群規劃軟件；分布式電源靈活并網與即插即用關鍵技術；分布式發電群控群調系統以及分布式發電集群實時仿真測試平臺。從實際應用效果來說，此科研項目能有效解決光伏脫網問題，使用戶光伏發電量增加，平均提升30%；村集體光伏發電量也有所增加，平均提升10%；修通網損降低3%，進而達到預期效果。借鑒于此，若想著力解決光伏發電并網大電網所面臨的各類問題，必須要不斷加大科研項目的研究。

3.2 加強電能以及電能質量的控制

從光伏發電系統運行實際來說，發電具有不確定性，使實際功率輸出時，極易產生波動，影響用戶用電。以逆變器為例，其實際應用時，極易產生諧波，使配電系統諧波持續增加。因此，必須不斷提升對配電系統電能的把控力度。除此，還需做好電能質量把控，進而提升光伏發電并網運行質量。不確定性是光伏發電的主要特點，且功率輸出極易產生波動，給接入電網系統中的用電用戶，造成很大程度上的影響，引發電能質量問題。逆變器諧波的出現，使配電系統諧波系統運行水平不斷提高。光伏發電通過單相電源并網，使配電系統受到影響，三相不平衡問題更明顯。必須加大關于配電系統電能質量相關問題的研究，提升電能質量監控水平[1]。

3.3 加大運行研究

若想改善光伏發電并網大電網運行的效果，除了深入研究發電系統外，還需要加大對大電網的運行研究，進而提出問題解決的方法。若微網模式的光伏發電以及大電網并網，那么微網能夠和大電網產生較強的相互作用，影響著大電網運行。在分析大電網運行特性時，要采取新方法。微網的出現，使得配電系統極易產生安全問題，在進行分析時，采取高壓電力系統分析方法難以滿足研究需求。開展運行研究，主要是為了了解微網和大電網之間存在的相互作用，掌握理論以及方法，能夠實現微網配電系統的有效控制以及分析。

3.4 強化反復性發電系統的電網運行

為深度分析電力系統，必須開展潮流計算，并且實施動態仿真，使用監理合理化模型，最大程度上保障結果。在進行光伏電池分布式系統的研究時，重點研究電源特征，構建動態化模型，掌握不同運行狀態下系統的不確定性。目前，光伏發電技術已經被普遍應用。隨著應用規模的不斷擴大，極有可能會造成大系統電壓以及頻率等出現問題，比如穩定性不足，因此要深度研究光伏發電系統、系統運行方式、并網大電網形式等。提升光伏發電功能的預測精準度，使其及時受到不確定性因素的影響，還能夠保障發電的可行性，順利推進各項計劃。提升技術水平，是推動光伏發電并網應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運行的水平[2]。

3.5 科學規劃配電系統

從行業發展實際來說，受到科學技術的發展影響，使得光伏發電系統不斷創新和應用。在具體應用中，為保證系統運行的質量和效率，必須要科學合理的規劃。開展新型光伏配電系統的統籌規劃，為保證規劃的質量，要基于現有的研究理論成果，比如微網規劃研究，結合光伏發電并網大電網的特點，同時依據光伏發電電源分配的實際情況合理設置。具體來說，要從光伏電站建設選擇方面入手，進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形式等，深度分析影響電網諧波以及電壓波動等的因素。在進行配電系統規劃時，規劃人員要做好對可再生能源的深度了解，明確發電原理和可靠性影響因素等，進而合理規劃，保障系統運行的經濟性以及環保性。

3.6 提升防雷水平

若想充分解決光伏發電并網運行雷擊問題，必須強化外部壁壘措施。在日常工作中，要做好內部防雷保護及日常檢修工作，避免工作不到位，使隱患變成事故。目前，電網應用的外部防雷系統較多，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，還需增加內部防雷裝置建設。從目前實際情況來說，常用的內部防雷裝置，主要組成包括屏蔽系統和合理布線系統等，能發揮積極作用。為保證系統合理運行，必須做好系統維護工作。

結語

光伏發電并網大電網面臨諸多問題，比如雷擊問題和運行安全問題。為更好的運行，需要加大科研力度；加強電能以及電能質量的控制；加大運行研究；強化反復性發電系統的電網運行；科學規劃配電系統。