大容量并網光伏電站技術綜述

劉智昕

【摘? 要】光伏發電技術目前已經深入人類社會生產進程中，它解決了人類世界能源的緊缺問題與環境污染問題，而大容量光伏電站則作為地區光伏發電技術的重要基礎，它深刻影響了地區級電網的運行過程。

【關鍵詞】大容量;并網光伏電站;技術

前言

相比傳統火電廠，光伏電站具有不同的生產特性。因大容量光伏電站的接入，傳統電網中的電壓穩定、潮流分布、電網規劃、調控運行等內容都會深受影響。

1光伏發電原理以及發電技術說明

1.1光伏發電的技術組成說明

不同于光熱發電技術，光伏發電技術僅僅依靠太陽能電池板，將太陽能直接轉化為電能。發電裝置結構主要由太陽能電池板、控制器、逆變器組成。這些器材多屬于電子裝置，具有使用年限高、穩定性較強的技術特點。此外，光伏發電裝置的安裝與維修比較簡單，沒有光熱發電裝置龐大的技術設備。因此可以廣泛應用到需要用電的地方。太陽能電池板內部結構分為光伏電池組件與普通蓄電池，而普通蓄電池的作用是將太陽能轉化為化學能并儲存在電池中，以便于電力持續、穩定供給。從技術條件上講，太陽能電池組件轉化來的電能具有極高的不穩定性，無法滿足正常電力配送需求，因此，在太陽能電池板中裝有蓄電池非常有必要。太陽能電池組件是由大量的電池電片串聯而成，熱后使用透光性比較好的材料密閉起來，在保證電池板安全的同時也要保證太陽能電池板的透光性，以便于最大化利用太陽能資源。

1.2大容量光伏電站的基本工作原理

大容量光伏電站一般都具備兆瓦級發電能力，它擁有獨立的集群控制生產體系，可將數個變流器并聯，配合中央控制系統對整個光伏電站中的各個子系統進行聯動控制，保證光伏電站能夠通過電網與變流器相互連通。在該過程中，變流器也會起到相應的控制功能，例如它可同時實現有功與無功出力，有效降低有功變化量，大量清除諧波威脅。目前在許多大容量光伏電站中都存在多個基本單元組合體系，其中每一個光伏電源的容量都在1MW 甚至以上。大容量光伏電站中的光伏陣列組件在光電轉換過后，其電流就會直接通過匯流聚集到母線位置，將電能傳輸給變流器，再通過變流器轉換到交流電源中，而在電能升壓后就會通過變壓器并網。

2大容量光伏電站對地區級電網運行所產生的影響

2.1 對地區級電網的綜合影響

大容量光伏電站的出力大幅波動必然會對地區電網產生一定影響，這是由于大容量光伏電站本身的出力波動是受到日照條件影響的，因此光伏電站在有功出力過程中會呈現出電伏跳變的基本特征。結合多個角度考量地區級電網的基本負荷特性可以了解到，在統籌考核地區電源最大與最小開機方式過程中，其輸送電流與光伏都是具備間歇性特征的，此時所產生的電源波動性最強，大容量光伏電站的運行成本與運行可靠性也會出現一定波動，這就說明其消納與遠距離送電能力發生改變，對地區級電網運行是會產生一定影響的。具體到電壓與電能，大容量光伏電站對地區級電網運行中的電壓與電能影響是切實存在的，它先會對電壓產生一定的波動影響。這是因傳統火電廠與光伏電站生產過程中所存在的電壓調整區別較大，如果在大容量光伏電站中接入電網，其電壓控制會越來越困難，進而導致電壓表現波動較大，難以在日后繼續展開調整處理。如果地區級電網在遭遇較大擾動時，光伏電站就無法為電網提供規范有效的無功支持。即使在電壓被切除后，電網中也會出現無功過剩問題，過剩嚴重就會出現系統過電壓問題。而對于電能質量的影響則主要體現在并網變流器上。并網變流器必然會產生諧波與三相電流不平衡問題，考慮到輸出功率的不確定性，必須對已經存在于電網中的諧波波動閃變情況進行分析。

2.2 對地區級火電組運行的影響

大容量光伏電站在運行過程中本身具有一定的波動性，其最大波動可達到1000MW 級。如果電站在夏季高峰時段運行，其光伏電站就會造成火電廠的窩出力情況。如果是在夏季雷雨天氣后，光伏電站的出力值會無限趨近于0，此時火電廠必須迅速增加出力以保證光伏電站正常運轉。

2.3 對電網備用容量的影響

大容量光伏電站所采用的電源為分布式電源，這種電源在接入電網后會產生電流波動，這種電流波動可能是由小水電、太陽能光伏、風力發電等情況引起。如果在生產不利條件下，分布式電源就會主動投切，保證地區級電網能夠接入新的分布式電源中，確保電網能夠安全穩定運行。傳統火電廠在電力生產與運輸調峰能力方面會受到限制，無法達到最大或最小出力，此時就要運用到大容量光伏電站維持甚至提升其調峰能力。

2.4 對系統運行穩定性的影響

在大容量光伏電站接入分布式電源入網（電網）后，可能會出現分布式電源不發功或無法發功等問題，此時就說明配電網中是明顯缺乏相應的無功功率的，這種情況所導致的后果就是配電網電壓穩定性明顯下降。一般情況下，分布式電源的功率因素都在0.97 ～ 0.99 范圍內，如果出現風電場或水電工程中裝機容量較大且無功功率不足情況下，分布式電源就會對電網的電壓穩定性造成嚴重影響，嚴重時可能會導致系統電壓的完全崩潰。在傳統配電網規劃設計過程中，主要依據傳統受電型電網進行設計分析。但大容量光伏電站則不同，它的并網流程在配電網連接分布式電源之后，所以它會導致配電網的基本運行特性發生變化。

結束語

綜上所述，大容量光伏電站對于地區級電網運行的影響頗多，這是因當前配單網體系中光伏發電的比例越來越高，配電網本身也必須基于新技術、新理念以求達到電網功率運行方面的平衡優化，以保證滿足配電網安全運行要求。在未來，基于大容量光伏電站建立地區級智能化配電網是有必要的，智能化配電網能夠更好滿足光伏電站的各項生產運作要求，真正實現電能就地消納與超高壓電網遠距離輸配電等現實生產需要，提高我國未來電力事業的智能化、人性化、綜合化發展水平。

參考文獻：

[1] 王鵬.大容量并網光伏電站技術綜述[J].電工文摘，2017（3）：16-17.

[2] 羅宇強.大容量光伏電站直流并網拓撲方案及其仿真研究[D].南寧：廣西大學，2016.

（作者單位：五家渠京能新能源有限責任公司超）