區域電網光伏發電對電力系統規劃的影響及分析

中油電能電力研究設計院電力設計室

近年來，隨著我國太陽能發電技術的快速發展，其裝機容量已經位居世界前列，分布式光伏發電作為我國應用最廣、數量最龐大的新能源發電方式之一，其對保護環境和降本增效都起到了至關重要的作用。

1 分布式光伏發電現狀

分布式光伏發電主要利用光伏元器件將太陽能轉換成電能，具有分布式發電和新能源的共同優點。所以，我國大部分地區都大力推行分布式光伏發電。而這種發電方式也會對傳統電網運行帶來影響[1]，如影響傳統電網輸出功率的預測。太陽能發電量與受輻射強度有直接關系，由于晝夜交替、四季變換、陰晴變化等多因素影響，太陽能發電的波動性較大，增加了輸出功率預測的難度，但傳統電網絕大部分都是根據區域電網內負荷最大需求量進行輸出功率的預測，而未將分布式光伏發電等新能源發電量考慮在內。分布式光伏發電會給配電網安全運行帶來一定隱患，分布式光伏發電系統的接入，一定程度上改變了傳統電網的結構，將整個區域電網分割成許多有源配電網，系統潮流方向由單向變為雙向，這種改變對傳統電網的系統電壓特性、保護設置等造成一定影響，增大了系統電壓越限的可能性，影響電網安全平穩運行[2]。

電網發生故障時，會造成部分區域停電，而分布式光伏發電會使該停電區域的部分線路仍在保持帶電狀態，這使得電網調度無法對該區域的電網進行控制，對電網安全運行造成隱患，也容易危害人身安全和造成設備損害，導致不必要的電力糾紛[3]。

2 主動配電網的基本特點

主動配電網是通過主動控制潮流來實現對分布式能源發電管理的區域電網。其主要優勢在于可以合理分布分布式能源，在合法的準入協議和網絡環境下，利用先進的技術手段使分布式資源能為配電系統提供電能輸入，實現了分布式能源的合理利用[4]。關鍵技術以數據融合技術、能量管理、保護控制以及電壓控制等為主。

（1）數據融合技術。數據融合技術通過數據融合算法將電網中關鍵數據進行整合優化，比如分布式光伏發電數據，電網的SCADA 實時數據以及用戶側的負荷數據等。當電網發生故障時通過全方位、全時域故障信息來主動研判和精確定位，指導搶修人員快速搶修，縮短電網故障時間，從而提高主動配電網的運行可靠性。

（2）能量管理。通過能量管理技術可以達到區域電量管理，實現全局電網的優化，該技術通過智能終端技術和傳感器拓撲網絡來識別區域電網的負荷特性及運行狀態。同時，可基于電網多源數據平臺，利用大數據分析技術，預測區域電網的負荷需求，實現主動配電網的可觀可控。

（3）保護控制。保護控制技術主要利用數據融合、智能模式識別等對主動配電網的自適應保護和直流保護等進行控制、精準判斷、識別故障點和故障區段，可以迅速指導搶修人員進行搶修，恢復送電。

（4）電壓控制。通過區域電網的電壓控制技術可以對電壓控制能力和控制環節進行跟蹤預測。分布式光伏發電增大了區域電網電壓調節的難度，但如果控制好無功電壓控制環節就可以預測該區域的無功需求和無功可調節量，保證新能源接入的電壓控制。

主動配電網的關鍵技術還有很多，主要都是在確保傳統電網正常運行的基礎上，盡可能地接入分布式光伏發電，并且通過保護控制和電壓控制等技術來規范區域電網的分布式發電裝置、儲能裝置。主動配電網可以很好地平衡區域電網內傳統電網與分布式光伏發電系統的技術標準和控制模式，進而大幅度提高區域電網內分布式光伏發電的利用率。

3 協調發展的建議

分布式光伏發電與主動配電網協調發展十分必要，通過技術手段可達到互相促進、取長補短的效果。

（1）制定嚴謹的技術規范。技術的規范性有利于區域電網與分布式光伏發電間的協調發展，特別是光伏發電設備在施工安裝中要通過嚴謹的施工流程和合理的技術規范來保障其運行的穩定性[5]。分布式光伏發電與常規發電技術有很大不同，只有通過嚴格的運行規程和過硬的技術手段來保證電能的質量，特別是當電網發生故障時，更需要專業的技術手段去解決。由于區域電網每年都會有檢修和新改擴建等電力施工工程，其負荷也會有很大波動，如果沒有過硬的技術手段，就無法保障系統的平穩運行，更無法使兩者協調發展。

（2）符合區域電網需求。分布式光伏發電的設計與施工一定要配合區域電網的發展方向，針對不同區域的電力負荷需求和重要負荷的分布等情況，應用相應的配電技術[6]。對于經濟發展相對落后、能源需求量小、電力匱乏、配電網基礎設施的安裝技術也相對薄弱的區域應用分布式光伏發電技術時全面考慮地域特點，結合相應的供電能力，確保分布式光伏發電和區域電網協調穩定運行。針對用電負荷大、用戶較多、電網拓撲結構復雜的區域，其光伏發電的儲能和功率應該滿足電網的需求。另外，必要的繼電保護配置也是確保電網安全的必要技術手段，確保兩者協調發展。

（3）充分試點試驗。由于環境等外在因素的無法預測性，導致電力系統相關技術相對較為復雜，尤其是當配電網引入了分布式光伏發電系統之后，如果不經過多次小范圍內的模擬運行試驗，很難保證兩者可以兼容運行，互不干擾[7]。比如在配電網中可以找一些典型的適合試驗的區域，將分布式光伏發電技術引入到該區域進行試驗，用來分析試運行過程中所出現的問題。雖然會耗費一些成本，但是從長遠角度來看，對電網安全平穩運行十分必要。經過不斷總結分析，改良后的技術更加成熟，運行方式更加合理，相應的問題也會得到解決。同時，待技術成熟后可以將其應用到更大的電力工程建設中，從根本上保障兩者之間協調發展[8]。

（4）發揮輔助功能。分布式光伏發電的接入雖然會給主動配電網帶來一定的影響，但同時其作為一種可控資源也具有獨特的運行優勢。由于其自身特點，光伏發電所產生的電能大部分在本地使用，相比傳統電網有效解決了在升壓和長距離輸送電過程中所造成的電能損耗，提升了電能的使用率，能夠給配電網的優化、穩定運行帶來一定的輔助作用[9]。

（5）避免諧波影響。由于分布式光伏發電自身特點，其產生的電能需要進行電能轉換后才能接入電網，而電能轉換后所產生的諧波，對電網平穩運行有一定影響；電能轉換裝置其抗負荷過載能力和故障排除能力與傳統的發電機差距較大，存在一定風險，光伏發電占傳統發電的比例越高，諧波的影響也就越顯著，所以避免電力諧波對主動配電網的影響也至關重要[10]。

4 結束語

主動配電網以其靈活拓撲結構的特點可以與分布式光伏發電相結合，而分布式光伏發電也可以通過主動配電網的一些關鍵技術，實現最大限度的接入，并通過優化儲能、負荷聯控，使其發揮更大作用。同時，可在政策規劃、試驗示范和技術規范等多個方面上進行更加深入的研究，以便更好促進分布式光伏發電和主動配電網間協調發展。