分布式光伏并网系统运行中存在的问题

分布式光伏并网系统运行中存在的问题

瞿鹏飞

山东力诺电力设计咨询有限公司山东省济南市250000

摘要：太阳能资源的深入开发与利用使得电力系统中的分布式光伏发电并网技术得到了发展，光伏发电为电力系统带来了全新的电源供应，然而实际运用中也存在一些困难和挑战，例如谐波问题、电压闪络问题等，为了使光伏发电的优势功能得以发挥，就必须正视这些问题，并采取科学的解决对策，维护配网系统的安全运行。。文章分析了分布式光伏发电并网问题，并提出了相应对策。

关键词：分布式光伏并网；系统运行；存在问题；

随着传统能源消耗量的迅速增加以及环境污染问题日趋严重，充分利用太阳能发电是可持续发展的重要措施。虽然分布式光伏发电并网系统还存在一些问题，但是分布式电源技术日趋成熟，国家政策大力支持，分布式光伏发电的应用范围在不断的扩大。从长远的发展角度来看，分布式光伏发电作为集中供电不可或缺的重要补充，必将成为我国未来能源领域的一个重要发展方向。

一、分布式光伏发电系统存在的问题

分布式光伏发电环保效益突出，是我国现在乃至未来重点推广发展的电力生产方式之一。近年来，光伏发电技术发展迅速，加上政府大力推出相关政策，使光伏发电不断从大规模集中开发向分布式模式发展。但是，在分布式光伏发电推广的过程中还存在一系列问题，使光伏产能利用率并不高。

1、分布式光伏发电系统应用面临的问题。一是资源问题。屋顶资源是目前分布式光伏发电发展面临的主要问题之一。中国屋顶资源虽多，但满足面积大、结构好、承重强的优质屋顶资源稀少。由于屋顶的承重和结构都是预先设计好的，所以不是所有的屋顶都符合电量自发自用90%以上的条件，这也阻碍了家庭分布式光伏的推广。二是项目融资问题。一方面，在实际操作过程中，企业普遍存在对电站分享收益积极性不高、怕麻烦的心态，且企业继存的问题导致屋顶光伏发电系统存在一定的不确定性，也在很大程度上影响了投资者的信心。很多企业内部程序多、手续复杂，这也导致分布式光伏电站建设的推进速度缓慢。另一方面，对投资者而言，开发分布式光伏发电收益风险较大。在“脱硫标杆上网电价+补贴”模式下，如果用户的用电需求出现萎缩，发电方只能选择余电上网，那么其整体收益会大大缩水。构建长期、稳定、低成本的融资渠道是分布式光伏发电发展壮大的重要前提，投资和收益的不成比例使得融资一直缺乏吸引力。三是政策问题。尽管近年来国家多次对分布式光伏发电给予政策支持，部分地方政府也出台了各自的补贴政策，但由于审批程序繁琐、度电补贴政策不明朗、监管不力、自有屋顶产权较少等因素，分布式光伏电站仍未能得到很好的推广应用。

2、分布式光伏发电系统并网对公网的影响。光伏发电系统可分为离网型和并网型，不同的并网方式对公网的影响各不相同。离网型的分布式光伏发电对公网没有影响；并网型的分布式光伏发电会造成电压波动。并网且向电网输送功率的并网方式，还会影响继电保护的配置。以下主要分析并网型分布式光伏系统对公网的影响。

（1）电网规划的影响。分布式光伏发电系统并网后会加大了其所在区域的负荷预测难度。分布式电源的接入改变了既有的负荷增长模式，这不仅使配电网的改造和管理变得更为复杂，还给电网的规划设计带来不利的影响。

（2）电能质量的影响。分布式光伏发电的接入改变了馈线上的电压分布，由于接入的电源点比较分散，规模又比较小，这在很大程度上加大了电源协调控制的困难，对电网的电压稳定和频率安全等方面都造成了一定的影响。通过逆变器接入电网的分布式光伏发电系统的开停机以及发电站补偿电容器投切都会对电网带来谐波污染，进而影响电能质量。在分布式光伏发电系统并网接入后，电网的电压波动与闪变次数增加，常规电源对电网的调控能力也会相应减弱，这对于电网的安全稳定运行控制是极为不利的。

（3）继电保护的影响。我国当前的电网大多为单电源放射状结构，多采用速断、限时速断保护形式，不具备方向性。分布式电源并网后，其注入功率会使继电保护范围缩小，降低电网正常运行的可靠性，在其他并联分支故障时，会导致安装在分布式光伏发电上的继电保护发生误动作。

（4）孤岛效应。孤岛效应是指当电网由于电气故障或自然因素等原因中断供电时，并网发电系统仍然向周围的负载供电，从而形成一个电力公司无法控制的自给供电孤岛。孤岛效应对电网有很多危害，首先就是对电网检修人员的人身安全的威胁;其次是某些特殊情况下断开公网支持，将会损坏用电设备;再次电网恢复供电之后因为相位不同步引起强大的电流冲击。

二、分布式光伏发电系统问题的解决措施

1、健全分布式光伏发电接入配电网的技术标准与规范。研究分布式光伏并网发电系统的技术参数和控制特性及承受大电网扰动能力的技术要求与标准，研究光伏发电系统并网的规模、接入电压等级、无功配置和电能质量等方面的技术标准，引导与规范分布式光伏发电系统有序地接入电网，确保发电系统及其控制设备不会对电网的安全稳定运行造成危害。

2、建立计算全电网电压波动的频域分析方法。若光伏发电站接入的电网较薄弱时，则在设计时需要选择合适的并网点和电压等级。为了分析发电站的功率波动所引起的电网电压波动，需要区分发电站和电网其他部分产生的电压波动，建立计算全网电压波动的频域分析方法，通过对接入电网的电站进行电流源等效，将实际测量的电站的输出电流分解为有限数量正弦波形后进行分析。

3、研究改进监测控制软件。加强对配电网的实时监视、控制、调节，原配电网是一个无源的放射形电网，信息的采集、开关的操作及能源的调度相对简单。光伏发电系统的接入使此过程趋于复杂化，电网运行需要监视的信息类型和范围增加，需要协调控制的对象增加。此外，由于分布式光伏电站的加入，个别的配电网区域内的潮流流向可能由原来的单向变为双向，这样就需要对电能计量模式从软件端进行修改。

4、加强反孤岛检测。研究光伏并网系统孤岛检测的方法，研究紧急状态下负荷切除和孤岛划分的优化选择技术，研究孤岛运行和联网运行的无缝切换控制技术，研究光伏发电对配电网中短路电流大小、流向及分布的影响，以及含光伏电站的配电网保护与控制技术，以保证故障的快速、可靠切除和及时智能地恢复供电。另外还需加入远程控制，有效对光伏电站进行检测并控制。

5、防逆流。低压系统中如果光伏电站白天发出的电能远小于负荷需求时，则不必安装防逆流装置。只有当大于负荷需求时才会逆流，逆流流向同级的其它负荷或流向上一级变压器，会对变压器造成冲击，造成事故。GB/T19939-2005《光伏系统并网技术要求》中6.8条规定，系统在不可逆流的并网方式下工作，当检测到供电变压器次级处的逆流为逆变器额定输出的5%时，逆向功率保护应在0.5～2s内将光伏系统与电网断开。一旦电网供电回路出现逆功率现象，防逆流保护装置应立即把光伏并网系统中接入点断开（接触器）。若测量点（电流互感器）逆功率消失，并且检测到负荷功率大于某一合理门槛值时，防逆流装置把光伏并网系统接入系统。

光伏建筑一体化作为分布式光伏电站的一种存在形式，越来越受到关注。分布式光伏系统接入配电网运营后，改变了传统电网的结构，从过去的无源电网转变为有源电网。由于光伏发电系统输出的电能具有间歇性、不稳定性等特点，必然会对所接入配电网的电能质量、潮流分布、短路电流、保护协调、孤岛效应、光伏逆流等方面产生不同程度的影响。从而影响配网的运行质量，对此就要深入分析问题产生的原因，并对应采取解决对策来解除问题，为配网运行创造良好条件。

参考文献：

[1]赵争鸣,刘建政,孙晓英,等.太阳能光伏发电及其应用.2014．

[2]高文景.分布式光伏电源接入方式及其保护与控制研究.2015

[3]符亚杰.分布式光伏发电系统的原理及其应用前景.2015