光伏并網對配電網的影響分析

王金山

（山西五環電力建設有限公司，山西 太原 030006）

0 引 言

中國新能源的發展速度極快，千萬級的風電基地建設速度迅速，體現出了集中化、分布式的開發特點，同時其他形式的發電建設也在極快普及，光伏發電等產業可能會呈現爆發式成長。用戶的電能使用正在不斷改善與優化，太陽能發電技術正在逐步開展，光伏發電的普及率越來越高。同時，電網對智能化的要求越來越大，用戶信息和電網信息需要通過光伏發電的手段進行處理。國家能源局于2017年2月正式發文，要進行分布式的能源改造，從政策導向上進一步確立了分布式能源和智能電網的地位與發展方向。智能電網是中國電網發展的內在需求。可以說，智能電網未來發展的趨勢不會改變[1]。這些年來，很多高新技術不斷發展，計算機、自動化等技術在電網中得到了廣泛推廣。同時，在傳統電力技術的作用下，光伏電網的智能化管理水平越來越高，光伏電網依靠傳感器、控制器等實現了自動控制與操作，同時可以進行智能化分析和調度，維護故障。此外，分布式并網技術的開發也為電力行業的電能來源提供了相關保障，而通信技術使得用戶信息采集與管理越來越方便，可以使電網的使用更加方便。可見，這些創新技術使得光伏電網越來越成為傳統電力行業的重要發展趨勢。

1 光伏并網技術概述

1.1 光伏并網原理

光伏發電主要依靠光伏傳感器等組件使得太陽能轉化為電能進行電力供應，然后把電能輸入到配電網進行并網發電。光伏發電系統一般包括光伏電池板、逆變器、蓄電池組等重要設備，如圖1所示。發電過程中，光伏電池板把光能轉換為電能，然后經過逆變變成交流電輸出，使得其可以與配電網相適應。光伏發電站可以用分布式方式建立，使其可以有效調節現有的配電網，直接為用戶進行電能供應，也能進行電能的存儲。

圖1 光伏并網結構

1.2 光伏并網的工作特性

光伏發電利用太陽光進行發電，因此容易受到周圍環境的影響，如氣候、溫度、時間等。所以，在發電過程中，它具有以下幾個特點。第一，光伏發電的效能波動較為嚴重。光伏發電系統所處的狀態不同，就可能會使太陽的光照有效面積不同。晴天光照比較充足，但在陰天就沒有足夠的光照能夠支持發電，使得發電效率波動性較大，無法獲得持久的能源供應。第二，輸出功率中無功功率較少而有功功率較多，很大一部分光伏發電系統利用逆變器的方式進行逆變輸出，通過對輸出電流的跟蹤實現電壓的并網。這個過程中，有功功率過大，無功功率較小，因此對電網的調節能力較差。第三，光伏發電的并網技術還沒有完全走向成熟，在整個發展過程中監測能力較差，出現故障時無法有效對其進行解列，因此可能會造成較大規模的電網故障，從而造成較大損失[2]。

2 光伏并網對配電網的影響分析

2.1 對繼電保護的影響

我國的配電網大部分是星型結構，如果將光伏發電系統直接進行并網，可能會使電網的拓撲結構變化，繼電保護出現故障。光伏發電對繼電保護的影響主要包括以下三大方面。第一，使得三段式過流保護不能有效判斷故障電流，導致饋線動作困難，產生誤動或者拒動的情況。第二，高壓熔斷器的保護會受到影響。高壓熔斷器只能對單個電源系統進行工作，在發生故障時，由于光伏并網系統較為復雜，無法對多個系統進行同時保護。第三，可能會造成孤島效應。在進行光伏電站并網后，如果發生短路故障，就可能會使母線自動切斷，使得其他負載受到牽連影響。

2.2 對電網通信管理的影響

智能電網是一個巨大的生態系統，每個部分對其中相關技術的發展都有極為重要的影響。比如，信息通訊技術、新能源等，對智能電網的電能運輸與管理產生了極為重要的影響。光伏發電技術對電網的要求較高，在光伏發電系統并網后，可能會要求整個電網通信更加通暢，通信速度更快，以實現更加高效的管理。全球范圍內的光伏研究并沒有系統化，光伏發電系統需要各個方向專家的共同努力。同時，通過智能電網對其進行有效規劃，使得其可以通過無線通訊進行控制。電網中的各個光伏模塊可以進行獨立工作，也能夠實現集中控制，使得電力系統可以實現高效管控。因此，分布式的光伏發電并網系統協調性增強是將來的一個重要研究方向[3]。

2.3 對電能質量的影響

光伏發電系統并網后，可能會造成電流、電壓發生畸變。因為光伏發電系統一般需要通過電力電子轉換模塊對其進行換流，但這樣可能會引起高次諧波電流，帶來諧波畸變，使得電網電壓有一定損失。如果光伏發電系統的電容或者電感參數設置不當，就可能會使諧波更加嚴重，造成較為明顯的畸變，從而嚴重影響電能質量。

3 光伏并網不利影響的解決方案

3.1 加強分布式光伏發電單元的建設

過去的電力系統主要采用發電機的功率調整來實現負荷的平衡運轉，但在光伏并網中無法進行，因為分布式電源過多，它對于環境的因素變化非常敏感。如果系統無法做到它們之間相互平衡，就可能會導致嚴重的事故，引起電機燒毀或者大區域停電，給國民經濟帶來嚴重損失。因此，需要光伏系統供電設備具有一定的電能儲存量。但是，如果電儲存量較大，不僅在技術上有難度，也會使整個電網的運行效率降低。最好的方法是采用一些分布式儲能元件存儲電能，隨時進行放出，解決供需之間的不平衡關系，實現資源的合理優化調配。要有效控制儲能設備的充電時間和地點，結合不同儲能設備的充電參數，使得電網的運行更加科學與有效。它可以根據儲能設備的充電信息進行動態調整，從后臺對供電提供建議，從而達到節約能源、降低損耗的目的。圖2為分布式光伏發電單元實物圖。

圖2 分布式光伏發電單元

3.2 加強無功補償

按照國家對電網的相關規定，要對光伏電站進行無功功率補償。對于大型光伏電站，必須使用無功補償使得其對電網的運行不會造成較為嚴重的影響。通過設定無功設備的容量參數，使得光伏發電站并網后可以與配電網迅速統一，有效實現電容和電抗等設備的協調性控制。同時，應該加大科研投入，使光伏發電中的無功調節方案能夠更加優化，區域內電網電壓更加穩定，進一步改善我國的電力系統配電質量。

4 結 論

在光伏并網的自動控制過程中，各種錯誤數據需要認真比對和分析，從而對其進行評估。因此，工程師應當具有一定的建模能力，提升控制效率，能夠將相應工具在精確測量中應用，實現光伏發電的科學規劃與合理布局。光伏發電的并網技術對電網的發展來說具有極為重要的意義，因此需要對其技術進行進一步優化。

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，（6）：253.