分布式光伏對(duì)配電網(wǎng)的影響及應(yīng)對(duì)措施

袁樞樺

【摘??要】太陽(yáng)能作為一種污染指數(shù)低的可再生資源，是代替化石燃料的最佳選擇。當(dāng)今世界，光伏發(fā)電迅速發(fā)展，其中以分布式電源接入配電網(wǎng)的并網(wǎng)光伏系統(tǒng)占主導(dǎo)地位，在被大多數(shù)城市居民使用的同時(shí)也獲得了快速發(fā)展的空間。分布式發(fā)電是指在房頂或樓頂放置不可移動(dòng)的小型模塊，借助太陽(yáng)光的照射或暴曬，使其發(fā)出電能。這是一種綠色健康無(wú)污染又具有價(jià)值的再生能源。根據(jù)相關(guān)調(diào)查可知，目前全世界發(fā)電量高達(dá)80%以上都是不可再生的能源。分布式光伏發(fā)電具有節(jié)能減排的特點(diǎn)，在一定范圍內(nèi)為相關(guān)行業(yè)帶來(lái)了便利，還能在電網(wǎng)發(fā)生故障后及時(shí)供應(yīng)發(fā)電，保障我國(guó)電力配電網(wǎng)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

【關(guān)鍵詞】分布式光伏;配電網(wǎng);影響;應(yīng)對(duì)措施

一、分布式光伏電源概述

使用可再生的太陽(yáng)能進(jìn)行電能轉(zhuǎn)化時(shí)，可以使用太陽(yáng)能電池板將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能，這種獲取電能的裝置即光伏電源，其依托太陽(yáng)的光生伏特效應(yīng)，將太陽(yáng)發(fā)出的熱量，在電池板等裝置的作用下，生產(chǎn)出電能，這種電能可以作為有效的電源供應(yīng)給所需的人使用。光伏電源的裝置結(jié)構(gòu)主要包括三部分，即控制器、太陽(yáng)能電池板、逆變器，在共同作用下進(jìn)行電能的發(fā)電與儲(chǔ)存。這種電源的電壓等級(jí)較低，在生產(chǎn)使用的過(guò)程中，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成破壞，使用靈活，尤其是對(duì)于一些偏遠(yuǎn)山區(qū)的居民而言，使用太陽(yáng)能供電的效果好于電網(wǎng)供電，其應(yīng)用優(yōu)勢(shì)非常明顯。

在使用區(qū)域發(fā)電后，該電源可以獨(dú)立使用，或者可以連接周邊的配電網(wǎng)共同配電。其有著較強(qiáng)的地區(qū)適應(yīng)性，儲(chǔ)備的電能基本可以供應(yīng)本地區(qū)人們的用電所需。但是在進(jìn)行電能轉(zhuǎn)化時(shí)，太陽(yáng)能受氣候等因素干擾，容易出現(xiàn)輸出功率異常等情況，并網(wǎng)運(yùn)行可能會(huì)對(duì)配電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響，使得電網(wǎng)的負(fù)荷調(diào)控?zé)o法順利進(jìn)行?，F(xiàn)階段，國(guó)家電網(wǎng)公司對(duì)于分布式光伏并網(wǎng)工作提出了規(guī)范性要求，使得光伏電源需要按照要求進(jìn)行并網(wǎng)輸電，減少并網(wǎng)后的不利影響。要求指出，首先，并網(wǎng)后光伏電源可以為電網(wǎng)輸送電力資源，且能夠促使電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行。其次，接入的光伏電源數(shù)量需要控制，多個(gè)電源的總體影響較大，且接入的總?cè)萘啃杩刂疲豢沙^(guò)上級(jí)變壓器有效負(fù)荷量的1/4。最后，該電源的短路和額定電流的比值需要在10kV以上;根據(jù)電網(wǎng)條件、裝機(jī)容量，確定并網(wǎng)電壓等級(jí)，一般光伏電源的電壓值處于8kV以下，或者低于8kV時(shí)，配電網(wǎng)的電壓值即為220kV等。如果接入的低電壓、高電壓均符合并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，則可以先進(jìn)行低電壓的并網(wǎng)。因此，供電單位在本地區(qū)的供電中，根據(jù)該項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)并網(wǎng)工作進(jìn)行檢查監(jiān)督，找出影響電網(wǎng)穩(wěn)定性的因素，及時(shí)采取有效的手段進(jìn)行規(guī)避處理，確保分布式光伏并網(wǎng)工作的安全可靠性。

二、分布式光伏并網(wǎng)對(duì)配電網(wǎng)的影響分析

（一）電網(wǎng)運(yùn)行控制不佳

對(duì)于太陽(yáng)能資源的有效利用，可以采用光伏并網(wǎng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，但是大規(guī)模應(yīng)用后，一旦供電環(huán)境較為惡劣，供電單位的工作人員無(wú)法對(duì)變化的并網(wǎng)功率進(jìn)行監(jiān)控把握，以及對(duì)于電能的負(fù)荷增長(zhǎng)也無(wú)法做出準(zhǔn)確判斷，電力調(diào)度工作面臨較多困難。太陽(yáng)能發(fā)電受到較多不穩(wěn)定因素的干擾，在發(fā)生嚴(yán)重的問(wèn)題后，工作人員需要使用傳統(tǒng)的手段進(jìn)行發(fā)電，重新制定供電計(jì)劃，這將無(wú)法保證人們的生活用電。如果并網(wǎng)后，配電網(wǎng)接入的分布式光伏電源較多，電網(wǎng)的調(diào)峰壓力、調(diào)頻將會(huì)受到明顯影響，存在非常嚴(yán)重的峰谷差異。此外，在公共電網(wǎng)中，接入該種電源，使得電源點(diǎn)的數(shù)量、分布區(qū)域變多、變廣，在電力系統(tǒng)無(wú)法對(duì)所有電源點(diǎn)控制的情況下，需要進(jìn)行科學(xué)合理的供電調(diào)控，加強(qiáng)電網(wǎng)的運(yùn)行效率。但處理不當(dāng)易使得電力系統(tǒng)的多個(gè)供電設(shè)備、電壓值、電網(wǎng)調(diào)峰出現(xiàn)問(wèn)題，控制效果不佳，最終造成配電網(wǎng)運(yùn)行安全事故。

（二）分布式光伏發(fā)電還會(huì)對(duì)供電穩(wěn)定性造成一定的影響

由于分布式光伏發(fā)電具有光照強(qiáng)度、設(shè)備質(zhì)量的不穩(wěn)定性，因此在日常供電中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)線路短路、斷電的現(xiàn)象，影響配電系統(tǒng)的電壓起伏，造成電力系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)出現(xiàn)故障，影響電力配電網(wǎng)的正常運(yùn)行。在實(shí)際應(yīng)用分布式光伏發(fā)電時(shí)，需要對(duì)地區(qū)的發(fā)電情況進(jìn)行調(diào)查。

（三）孤島效應(yīng)

該問(wèn)題多發(fā)生在分布式光伏電源與公共電網(wǎng)并網(wǎng)之后，在電網(wǎng)供電中，一旦其中的公共電網(wǎng)存在故障斷電問(wèn)題，無(wú)法正常給用戶供電后，由于不能及時(shí)、快速地查找故障原因，而光伏電源的供電工作還在繼續(xù)進(jìn)行，使得諸多處于孤島地區(qū)的用戶無(wú)法有效用電，造成了孤島效應(yīng)。此時(shí)設(shè)備故障檢修人員直接對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢查維修，很容易引發(fā)安全事故。此外，在孤島效應(yīng)下，主電網(wǎng)與該電網(wǎng)由于操作不同步，會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的過(guò)電壓?jiǎn)栴}。

三、分布式光伏并網(wǎng)對(duì)配電網(wǎng)影響的改進(jìn)措施

（一）加強(qiáng)配電網(wǎng)建設(shè)

在分布式光伏的應(yīng)用過(guò)程中，需要關(guān)注電網(wǎng)的基礎(chǔ)設(shè)施。雖然原有的電網(wǎng)建設(shè)基礎(chǔ)相對(duì)完善，但光伏發(fā)電是一種新的發(fā)電方式，需要結(jié)合分布式光伏發(fā)電的實(shí)際情況進(jìn)行相應(yīng)的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。在一定基礎(chǔ)上，加強(qiáng)配電網(wǎng)建設(shè)，增加配電網(wǎng)系統(tǒng)功能，有效降低分布式光伏的影響。要明確分布式光伏接入的位置和方式，在城市配電網(wǎng)建設(shè)中考慮環(huán)保電網(wǎng)模式，確保光伏接入的穩(wěn)定性。當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生短路時(shí)，分布式光伏將繼續(xù)為周圍環(huán)境發(fā)電，起到應(yīng)急作用，以免局部故障影響整體。

（二）島效應(yīng)的改善方法

可以通過(guò)維修的方式檢測(cè)到這個(gè)問(wèn)題，以便有針對(duì)性地進(jìn)行故障排除。目前比較常用的檢測(cè)方法是被動(dòng)檢測(cè)。當(dāng)電網(wǎng)被切斷時(shí)，該方法可以用來(lái)研究逆變器的工作參數(shù)。如果檢測(cè)到的輸出功率與負(fù)載功率相差較大，說(shuō)明存在孤島效應(yīng)。當(dāng)兩個(gè)功率值相差不大時(shí)，該方法的檢測(cè)效果并不理想。同時(shí)，也可以采用主動(dòng)檢測(cè)的方法。在這種方法的檢驗(yàn)中，需要調(diào)整逆變器的參數(shù)以干擾電網(wǎng)的運(yùn)行。如果檢測(cè)不到這些干擾參數(shù)，說(shuō)明電網(wǎng)沒(méi)有孤島效應(yīng)。當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)，逆變器的異常參數(shù)將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)值和調(diào)整值，從而可以檢測(cè)到影響。采用主動(dòng)檢測(cè)方法后，檢測(cè)人員可以獲得精度較高的參數(shù)，但存在控制困難等問(wèn)題。此外，還有故障信號(hào)檢測(cè)方法。供電設(shè)備監(jiān)測(cè)系統(tǒng)將在故障發(fā)生后及時(shí)發(fā)出光伏供電異常信號(hào)，工作人員可迅速調(diào)整或切斷并網(wǎng)活動(dòng)。目前，被動(dòng)探測(cè)和主動(dòng)探測(cè)相結(jié)合對(duì)孤島效應(yīng)的探測(cè)效果較好。

（三）電能質(zhì)量損害的改善方法

在并網(wǎng)前，供電單位可以對(duì)光伏電源和各接入點(diǎn)的電能質(zhì)量進(jìn)行綜合管理，并通過(guò)在線監(jiān)測(cè)手段對(duì)電能質(zhì)量進(jìn)行檢查。如果發(fā)現(xiàn)電壓波動(dòng)或大量諧波干擾，可以迅速采取措施，加強(qiáng)電能質(zhì)量的維護(hù)。

（四）利用電網(wǎng)容量和預(yù)測(cè)技術(shù)協(xié)助配電網(wǎng)發(fā)展

在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，需要利用電網(wǎng)容量技術(shù)來(lái)輔助配電網(wǎng)的發(fā)展。需要注意的是，總配電網(wǎng)的容量相對(duì)較低。如果采用增容輔助技術(shù)，可以保證配電網(wǎng)故障時(shí)的連續(xù)供電?；谠擃A(yù)測(cè)技術(shù)，可以對(duì)故障進(jìn)行預(yù)測(cè)，進(jìn)行有針對(duì)性的調(diào)整和定期維護(hù)，掌握配電網(wǎng)的實(shí)時(shí)情況，實(shí)現(xiàn)對(duì)故障的最有效控制，使分布式光伏得到充分利用，提高分布式光伏的利用效率，促進(jìn)其發(fā)展。要形成科學(xué)合理的實(shí)施策略，確保分布式光伏在電力行業(yè)具有良好的發(fā)電環(huán)境和最佳的供電效果。

四、結(jié)論

面對(duì)當(dāng)前社會(huì)中存在的供電問(wèn)題，需要在全國(guó)各地區(qū)進(jìn)行分布式光伏電源的應(yīng)用推廣工作，但是其在與配電網(wǎng)進(jìn)行并網(wǎng)供電的過(guò)程中，供電單位需要對(duì)常見(jiàn)的問(wèn)題多進(jìn)行研究，以便能夠在應(yīng)用之前，通過(guò)合理的施工與調(diào)節(jié)，減少問(wèn)題的發(fā)生率，并且便于配電網(wǎng)檢修人員在供電期間發(fā)生故障問(wèn)題時(shí)，能夠準(zhǔn)確找到問(wèn)題的原因與解決方法，不斷提高配網(wǎng)供電的效率和質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

[1]秦睿，董開(kāi)松，汪紅燕，等.大規(guī)模光伏電站集中并網(wǎng)對(duì)電網(wǎng)的影響分析及對(duì)策[J].電氣自動(dòng)化，2019，36（3）：57-59.

[2]宋健，許喆，翟爽，等.分布式電源接入配電網(wǎng)的繼電保護(hù)研究[J].山東電力技術(shù)，2018，45（10）：27-31.

（作者單位：廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司東莞供電局）