光伏發電系統對電力調控的影響

溫濤

摘要：我國社會經濟不斷發展，人類社會不斷進步，各種能耗大和污染大的能源造成了很嚴重的環境問題，為了減少對環境的污染，需要不斷開發利用各種新的能源，改變傳統的能源結構，從社會長遠發展的現狀來看，需要不斷開發可再生資源和能源。我國的太陽能資源十分豐富，對于太陽能資源的開發和利用是我國當前的一項重要任務，其中可再生資源發展中，光伏發電的發展速度較快，太陽能光伏發電也是當前發展較大的一項產業，是我國當前開發的新能源的重要組成。本文從對光伏發電自身的特點出發，闡述了其對電力調控產生的主要影響，并就相關問題提出了改善建議。

關鍵詞：光伏發電系統;電力調控;影響

1光伏發電技術淺析

光伏發電在產銷量、發展速度和發展前景等方面都優于光熱發電。而通俗的“太陽能發電”指的就是光伏發電，全稱為太陽能光伏發電。光伏發電是以半導體的光電效應為原理，形成電流，發出電能。硅原子有4個電子，如果在純硅中摻入有5個電子的原子如磷原子，就成為帶負電的N型半導體;若在純硅中摻入有3個電子的原子如硼原子，形成帶正電的P型半導體。當P型和N型結合在一起時，接觸面就會形成電勢差，成為太陽能電池。當太陽光照射到P-N結后，空穴由N極區往P極區移動，電子由P極區向N極區移動，產生電流，釋放電能。光伏發電系統由三部分組成：太陽電池板（組件）、控制器和逆變器，它們均由電子元器件構成，無任何機械部件，因此，設備的可靠性和穩定性表現突出，使用壽命較長，安裝維護也相對簡單。光伏發電系統既可以獨立使用，也可以并網發電，靈活的電力存儲模式適應任何需要電源的場合，上至航天器，下至家用電源，大到兆瓦級電站，小到玩具，光伏電源都可以完美勝任。

2光伏發電系統對電力調控的影響

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得電網的拓撲結構變化，繼電保護出現故障，光伏發電對于繼電保護的影響主要有以下三大方面：第一，使得三段式的過流保護不能有效的對于故障電流進行判斷，使得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，高壓熔斷器只能對于單個電源系統進行工作，在發生故障的時候，由于光伏并網系統較為復雜，無法對于多個系統進行同時的保護;第三，可能會造成孤島效應，在進行光伏電站并網之后，如果發生短路故障就可能會使得母線自動切斷，使得其他負載會受到牽連的影響。

2.2系統電能質量方面

第一，對電壓偏差的影響。電力系統中配電線路存在一定的阻抗，當有電流流過時會在線路阻抗上形成電壓降，各負荷節點電壓逐漸降低。當分布式電源接入后，隨著饋線中有功功率、無功功率發生變化，配電網中的潮流發生了變化，饋線可能會出現逆潮流。由于光伏并網后分布式電源輸出的有功功率以及線路上傳輸功率的減小，各負荷節點的電壓升高。當光伏接入容量較低時，光伏系統支撐該節點的電壓。當光伏接入容量較大尤其光伏接入饋線末端時，可能會導致某些節點的電壓超過允許值。第二，對諧波的影響。分布式光伏電源通過逆變器將直流電轉換為交流電并入電網，逆變器中使用大量的電力電子開關器件，逆變器中開關器件連續的導通與關斷會產生開關頻率附近的諧波分量，對配電網造成諧波污染。光伏并網容量較小時，通過光伏中的濾波環節，可以將并入配電網的諧波控制在一定的范圍內。但隨著光伏發電技術的發展以及并網容量的不斷增大，并入電網的諧波含量可能超過標準規定的允許值。

2.3孤島效應

孤島效應是指分布式光伏發電系統并網后出現的一種情況，由于該系統的作業與大電網是并立的（極少數可能存在緊密關聯），當大電網出現故障時，可能停止供電，如果分布式光伏發電系統端沒有了解該情況，以常規工作要求繼續向電網供電，可能導致電能浪費，也可能導致從事電網檢修、維護工作的人員受傷。與此同時，當分布式光伏發電系統一端出現故障，在并網運行的前提下，大電網中的電能也可能進入分布式光伏發電系統中（在電壓相同的情況下），導致分布式光伏發電系統端工作異常，如果低壓電網為單相分布式發電系統，會導致系統三相負荷欠相供電。本次研究所選的分布式光伏發電系統即為單相分布式發電系統，面臨上述各類威脅。

3精心調控，確保電網安全

3.1科學規劃，加強管理

在大力支持光伏發電這種新能源技術發展的同時，也要做好科學的規劃，做好自身電網負荷、容量及結構的充分調研，仿真實驗自身在電能質量等方面可承受的范圍，確定合理的光伏發電裝機容量。同時依據統一調度，分級管理電網調控原則，加強日常管理與相關人員培訓，按時修改與簽訂調度協議，落實各級調度關系。嚴審相關檢修計劃，杜絕非故障情況下的非計劃性并、解列行為。同時加強光伏變電站的自動化設備運行監控，做好信息實時采集與上報，做到充分利用新能源，合理安排計劃生產，進而促進電網的進步發展。

3.2優化電網結構與技術

光伏發電作為清潔能源具有巨大的優勢，但其自身的不穩定性與不確定性也是其最大的弱點，而電網機構是否科學合理、是否符合當前能源發展的需要決定了新能源與大電網的兼容問題。畢竟一個堅強的電網才是新能源技術介入的基礎。調控部門應根據本地光伏發電的規模與分布情況，合理調整電網運行方式，調整相應的繼電保護配合，從而從運行上為光伏發電企業做好服務，保障國家發展新能源的正確理念。并應用直流輸電以及柔性交流輸電技術，改進優化能源存儲技術，從短路功率與動態穩定方面著手，既維護光伏發電的健康發展，又保障電網本身的安全運行。

3.3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。

3.4落實無功補償

光伏發電運行中并網大電網的運行，落實無功補償對其供電質量的提升，以及供電穩定性的保障奠定良好的基礎。其中具體落實無功補償的依據為，光伏發電微網運行中與大電網運行中，兩電網之間的運行功率存在一定的差異性，該類差異性的表現直接呈現為高線損，高故障率，供電不穩定等現象。因此針對低等級的光伏發電微網實施無功補償，則可使其在接入大電網并網運行時，整體的微網電能傳輸供應較為穩定，波動現象較少，最終有效地提升了電網的運行質量，對于用電戶的穩定用電保障，以及各類供電設備的穩定運行，奠定了良好的基礎。綜合分析有效地提升了電力企業的實際收益，并且對于光伏發電并網接入大電網的穩定運行及可持續發展，發揮了積極的作用。

4結束語

總之，由于光伏發電自身的不穩定與不確定性，傳統的工作方法必將無法滿足新的工作要求。這就要求不斷結合情況發展制定可行的辦法，調整電網結構、科學規劃，促進光伏發電新能源技術的發展。

參考文獻

[1]丁明，王偉勝，王秀麗，宋云亭，陳得治，孫鳴.大規模光伏發電對電力系統影響綜述[J].中國電機工程學報，2014，3401：1-14.

[2]索江鐳，胡志堅，劉宇凱，張子泳.大規模光伏發電并網對互聯電力系統阻尼特性的影響及其阻尼控制策略[J].西安交通大學學報，2015，4902：99-105.

[3]王秀麗，武澤辰，曲翀.光伏發電系統可靠性分析及其置信容量計算[J].中國電機工程學報，2014，3401：15-21.