含光伏發電的配電網消納能力研究

貴州大方發電有限公司 湯邦俊

1 光伏發電的配電網消納能力研究背景

環境問題與資源危機是當前人類社會面對的兩個更加嚴重的社會問題，所以清潔再生能源發電技術已引起了研究與學者的普遍重視[1]。光伏發電技術作為一個最重要的清潔再生能源，已逐漸成緩解這些社會問題的一種非常可行的方式。據估計，到2050年全世界直接使用太陽能的比例將會發展到全球裝機總容量的13%～15%左右。而由于世界各國政府對光伏發電技術的大力支持，人們對于光伏發電有關實際問題的研討也日益廣泛。同時，光伏發電板的生產成本也開始逐漸下降。但由于光伏項目的并網發電會使輸配電網絡路缺乏安全穩定性，電網消納光伏發電形成的能量已成為光伏行業發展的主要矛盾。

由于全球環境污染越來越嚴峻，世界資源越來越短缺，逐漸成為當下社會所主要面對的嚴峻問題。但使用清潔能源作為主要發電材料的方式，近年來已在全球范圍內引起注意，且清潔再生能源發電技術逐漸趨于世界范圍內的關鍵能源。而光伏發電技術便是其中一個可再生清潔燃料，通過近年來的發展，光伏發電技術逐漸發展為一種緩解世界環境惡劣和資源短缺的主要技術手段之一[2]。

光伏及相關行業的技術創新和進步是非常明顯的，且其效益也非常可觀。盡管外國光伏企業已給我國提供了相關經驗，其發展趨勢也正被大力促進。但在光伏發電項目的并網發電中，由于配電網的穩定性還沒有得到保證，以及其對光伏發電能量的有效消納能力，對整個光伏發電領域都是一種很重要的阻礙因素。在對于更大規模的分布式發電項目接入電網的情形下，針對這一問題解決和優化其特性的研發工作，是十分有必要的。

秸稈的經濟價值長期以來一直被忽略，近年來因為秸稈的露天焚燒造成了環境污染以及帶來安全隱患后才逐漸被人們重視。因為農戶不知道如何利用秸稈，大量的秸稈被棄置在田間，腐化后產生的污水影響水質和污染土壤。信陽市禁止焚燒政策雖然不斷完善，也將秸稈的利用歸納入政府工作中，但因秸稈供求之間的矛盾以及政府政策失靈，秸稈仍出現大量的剩余，農戶隨意丟棄和露天焚燒行為始終存在。

分布式發電是指一個系統單獨運營或并網運營的能源供應方法，主要技術分為中小型、小規模發電工程、太陽能光伏發電工程、生物智慧發電工程、燃油電池發電等，太陽能發電體系因其清潔、無污染、容易獲得等優勢取得了廣泛的運用。光伏并網發電體系一般由光伏陣列、逆變器、儲能、電力電子逆變器等環節構成。首先利用光伏板將太陽光照射熱能轉化為低溫直流電，隨后再利用逆變器轉化為交流電[3]。

2 光伏發電消納能力的分析

2.1 消納能力

電壓越限和波動。光伏并網后，一旦光伏發電在當地不能充分利用，多余電能將流入電網產生反潮流，從而使得供電變壓器母線的饋線電壓逐步增大。當光伏發電的應用普及率越高則反向功率就越大。因此饋線電壓也越高、網損就越大。值得注意的是，重負載和光電輸出峰值時間往往并不重合，這導致了節點的電力分布在一天內出現明顯變動。因此，白天的剩余光伏電量往往會產生高過電壓風險，而夜間的重負載則會產生低欠電風險。另外，由于光電并網的有功功率會隨著陽光輻射強度、云層高度以及氣溫的變動而發生變化，使得光配電網電壓所產生的波動性比較明顯。

診斷患有非繼發性帕金森病[7];改良性H-Y分級介于2-4級;年齡50-80歲之間;病程不少于6個月。

由于各個區域內的功能類型不同，且地塊容積率、建筑面積、樓頂面積存在差異，故占地面積內光伏安裝容量存在顯著差異。典型功能區域內光伏最大安裝容量與區域占地面積進行比較，可獲得功能區域發電功率密度，如普通的居民住宅容積率為0.8～1.5，建筑面積為80～150萬m2，光伏容量為25～40MW，發電功率密度為0.25～0.4MW/萬m2[5]；高層的居民住宅容積率為1.5～3，建筑面積為150～300萬m2，光伏容量為15～30MW，發電功率密度為0.15～0.3MW/萬m2；商業建筑容積率為3～5，建筑面積為300～500萬m2，光伏容量為80～130MW，發電功率密度為0.8～1.3MW/萬m2。辦公建筑容積率為3～6，建筑面積為300～600萬m2，光伏容量為50～90MW，發電功率密度為0.5～0.9MW/萬m2。

2.2 典型功能區域發電密度測算

涪陵區龍潭鎮一豬場在2009年期間發生了豬敗血性鏈球菌病，該病以發病突然，高熱稽留，死亡較快，流行性強。筆者針對該病采取了流行病學、臨床癥狀、剖檢變化診斷和治療等有效的防治措施，控制了該豬場豬敗血性鏈球菌病。就診斷治療和防治措施進行探討，總結體會如下。

2.3 光伏發電及負荷特性對比分析

針對同一功能區域內光伏發電曲線以及負荷曲線實施對比，結果如圖1。

光伏量最大盈余發用比測算如下：普通居民住宅的功能區域功率密度為0.25～0.4MW/萬m2，功能區域負荷密度0.1～0.2MW/萬m2，光伏最大盈余發用比為1～2.5，大量剩余的電力返送。高層居民住宅的功能區域功率密度為0.15～0.3MW/萬m2，功能區域負荷密度0.2～0.35MW/萬m2，光伏最大盈余發用比為0～1.2，部分剩余電力返送；辦公建筑的功能區域功率密度為0.5～0.9MW/萬m2，功能區域負荷密度1.5～3.5MW/萬m2，光伏最大盈余發用比＜0，發電可以消納。由此可知：普通居民住在最大盈余發用比最高，大量剩余的電力返送；其次為高層住宅，部分剩余電力返送；最后則為辦公建筑，其最大盈余發用比小于零，發電可以消納。

隨著藥品種類的日益增多，用藥錯誤呈現的狀況也更加復雜。醫院對用藥安全問題必須給予高度重視，積極歸納、總結錯誤的原因，加強對用藥錯誤事件的監測和干預，合理規避用藥錯誤事件的發生。醫務人員應自覺遵守醫療機構的規章制度，增強自身的專業知識儲備和責任心，不斷提高醫療技術及人文服務水平，從源頭上降低用藥錯誤的發生率。

在未來物聯網系統建成后，因發電公司與用電終端間的數據已通過通信網絡進行反饋，從而通過控制中心就能進行用電能力與負荷要求之間的對應，從而在大數據分析的基礎上做出正確預測，進而減少棄電事件的出現。同時，基于對終端供需數據的精準掌握，也能夠匹配電能交易，從而使得新能源發電公司可以做到經濟效益最優化。

3 高比例戶用光伏技術為發電及并網帶來的問題負面影響

電力消納是指電能消化與吸收的能力，由于發電廠內無論以什么形式完成發電過程(如風能、煤炭等)后再由電路送入網絡中，電力都無法實現隨時的儲存，所以電能在形成后就需要立即實現消費，這也就需要把富余的電力采用調度的方法送到最需要電力的地方——這也就是電力消納的具體內容。消納能力主要用途之一就是推動清潔能源消費，以多能互補的形式提升分布式清潔能源的友好性并網水平和電網可調容積比例，優化資源調配，進行跨地域的協調管理，從而促進新能源集中跨省交換與分布式省間交換[4]。

電壓三相負荷不平衡。造成電壓三項不均衡的關鍵因素是三相線路的參數不對稱以及三項負載不均衡。而這些不均衡的現象在戶用光伏單相并網后會尤為嚴重。其中，接入容量的不同以及太陽能光伏發電系統的接入位置，都分別對電壓三項不均衡有一定的影響。從接入容量的角度考察，戶用光伏并網的容量大小與其對供電的影響程度成正比關系。從接入位置上來考察，如果在饋電頭端接入了光伏技術電源，則不均衡的現象將不會很突出。而如在饋電末端將其全部接入，不均衡程度將大大提高。在這種電網電壓三項不均衡的狀況下，不但等值正序電壓都會產生損失，同時負序及零序電壓也都會產生損失。由于這一類損失的產生導致電網的整體損失增加，其效益也有所降低。

諧波。造成電網高頻諧波含量增加的最主要原因，是由于非線性負荷的分配過度且分散而造成的。由于光伏板需借助逆變器進行并網，由于其非線性運行的特性使得產生高頻諧波問題的頻率更加突出。和三相電壓不均衡的現象基本一致，而光伏網絡接入容量大小和地點同樣也會使得高頻諧波失真的程度受到影響。因此在連接地點一定時候也會使得連接容量變大，這樣產生城市配電網絡的諧波畸變的狀況也會增加。而在連接容量一定的情形下，在連接地點越接近該線末梢處的情形下，產生城市配電網絡的諧波畸變水平也會相應增加。諧波的現象也會使得變壓器系統、發電廠或其他設備中產生過熱等異常狀況發生，另外，諧波電流對于電能測量也會產生不同程度的影響，進而造成測量偏差問題的產生。

對配電網管理的挑戰。用戶的光伏屬用戶個人所有，且規模較大、人員分散，故不能全部由供電企業管理。對用戶的隨意訪問或退出會加大網站運營的不確定性。終端用戶是光伏并網發電的最直接受益人，由于目前終端用戶所安裝的監控裝置水平較低，這將使供電企業須投入巨大資金對配電網路進行升級改造，可能會影響并網用戶的光伏發電容量，所以是十分必要的，但無法兼顧市場公平，也加大了對供電企業的管控難度。目前，光伏發電并網電價中的地方政府成份也不少，因此伴隨戶用光伏并網比重的提高，有必要逐漸形成市場化的電價形成機制。

智能調度方法評價。以智慧電網調度技術系統為背景，通過采用AGC目標值和實際數值之間的對比，檢驗了智能調度方案的正確性。通過自動統計風電場在一個時間內各個采樣節點的實際配電盤輸出功率，并利用對AGC目標曲線的偏離來確定時間是不是在功率限制期間。當二值重合度很高時，偏差最接近0的點為功率限制時間，當二值重合度很低時則不是功率限制時間。在限制用電的階段，風電場配電盤出力AGC 指標曲線和實際曲線較為相似，但誤差較小。該智能調節方式可自動精確地測算出各風電場的最大發電容量阻塞時間，從而最大程度地降低了風電理論功率的計算誤差。