光伏发电并网大电网面临的问题与对策研究

光伏发电并网大电网面临的问题与对策研究

任鸿涛

（国家电投集团河南新能源有限公司河南省郑州市高新区450000）

摘要：环境污染和能源枯竭问题已经成为现在经济社会发展不可忽视的问题，为了能够更好地解决现在全球面临的生态能源危机，各个国家都开始研究发展新能源，光伏发电技术应运而生，其在理论以及实际的使用方面都得到了很大突破，已经趋于成熟，但是其在并网时还是存在一定问题。本文主要就这些问题进行探讨与分析，并且提出了相应的策略。

关键词：光伏发电；并网；大电网；问题；对策

0引言

为了应对全球化石燃料渐趋枯竭的能源危机和社会经济发展日益高涨的能源需求，各国大力推进可再生能源快速发展，逐步改变能源消费结构，可再生清洁能源将逐渐替代常规污染严重的化石燃料能。太阳能是取之不尽用之不竭、无污染、廉价的清洁能源，以其独有的优势成为人们的关注焦点。

1光伏发电系统构成及并网方式

1.1光伏发电系统构成

光伏发电的原理是光伏元件经阳光直接照射后，在光生伏发电效应的作用下，太阳能电池的两端产生电动势，将光能转换成电能。通常光伏系统由太阳能电池方阵、控制器、蓄电池、逆变器、直流配电柜和交流配电柜等设备组成。太阳能通过光伏设备转化为直流电力，通过直流监测配电箱集会至逆变器。有蓄电池组时，还通过充放电控制器向蓄电池组充电，将直流电能转化为交流电力。光伏发电系统具有维护简单、功率可大可小等突出优点，同时作为中、小型并网电源得到较为广泛的应用。通过并网能够扩张太阳能使用的范围和灵活性，是提高光伏发电规模的重要技术出路，光伏发电系统并网运行也是今后技术发展的主要方向，通过并网能够扩张太阳能使用的范围和灵活性。在大量光伏发电设备亟待并网运行的今天，除了在经济政策和法规方面进一步完善外，在技术层面能否解决好光伏发电系统接入大电网后的部分都能安全高效运行这一重大问题，也是决定光伏发电技术能否大规模工业化应用的关键。

1.2光伏发电系统并网方式

与现有的主要发电方式相比较，光伏发电系统较为突出的特点是工作点变化较快，这是由光伏发电系统受光照、温度等外界环境因素的影响导致的。光伏发电系统并网需要逆变器输出与正弦波电流的频率和相位与电网电压的频率和相位相同。光伏发电系统并网有两种形式：集中式并网和分散式并网（即全部上网和自发自用余电上网）。

2光伏发电并网大电网主要问题

2.1仿真分析研究与实验验证的技术支持

仿真分析是研究电网运行和安全稳定与控制的重要技术手段之一，光伏发电系统及并网方式很独特，发电系统的稳态特性和动态特性与传统发电模式有非常大的区别。因此，传统的电力系统分析工具不能用于开展光伏发电系统接入公共电网后大电网的理论研究、规划设计、运行控制等分析研究工作。为了使光伏发电系统通过微网系统接入大电网后能够真实地反应并网光伏发电系统对大电网安全稳定和电能质量可能带来的各种技术问题，有必要建立针对光伏发电系统的试验基地，克服传统研究实验环境所带来的不足。开发精良的仿真分析研究与实验验证的技术装备，不仅是对研究光伏发电系统与大电网相互作用的机理不可缺少的，而且对研究在它们在各种扰动下的复杂动态行为也是不可缺少的。光伏发电系统的输出功率变化很大程度上决定于其周围环境因素，在通过中低压配电网大电网的过程中，势必会给整个电网带来深刻的影响，这些问题始终是光伏发电工作者们研究和开发的对象。

2.2新型配电系统的优化

当光伏发电系统以微网的形式连接配电系统后，配电系统逐步由原来单一电能分配的角色转变为集电能收集、电能传输与电能分配相结合的新型电力交换系统。光伏发电系统可能给配网带来谐波污染、电压波动及闪变电能等问题，这需要我们在规划阶段就予以考虑。这就要求我们必须在传统规划的思路与方法上进行创新。光伏发电分布式发电的接入方式对配电网的供电经济性和母线电压、潮流、短路电流以及网络供电的可靠性都会带来一定影响。因此我们要不断优化新型配电系统，以保障光伏发电的发展。

2.3电网运行控制方式改变

由于太阳能发电具有很大不确定性，使大电网短期负荷预测准确率大大降低，增加了传统发电与运行计划的难度，加大了断面交换功率的控制难度。光伏发电系统接入公共电网的方式，使大电网中的电源点急剧增多，而电源点分散，单点规模小的特点，使得电源的协调控制变得很困难，常规的无功调度以及电压控制策略难以适应其现状，会在电网调峰、安全备用、电压稳定和频率安全稳定等方面带来很大影响，增加了大电网运行控制的难度。所以，光伏发电大规模接入公共电网之后，原有常规电源对大电网运行的调整与控制能力被减弱很多，从而给大电网的安全稳定运行控制带来十分严峻的问题。

3提高光伏发电并网大电网效率对策

3.1光伏发电系统的仿真对比与验证环境建模研究

通过对典型的实际光伏发电系统的探索研究，分析光伏发电系统的特性，在电力系统分析系统中建立光伏发电系统及其控制系统的静态以及动态模型，且与实际光伏发电系统及其控制器的静态特性和动态性相比较，从而构建完善的光伏发电系统及其控制系统的模型，充分利用电力系统仿真分析软件所包含光伏发电系统的大电网的分析计算能力，为光伏发电系统与大电网相互影响的测试与验证奠定坚实的技术基础。

3.2合理规划新型光伏配电系统

在了解掌握光伏发电系统及并网的特点后，需要我们研究新型配电系统，制定出新的规划理论与方法。这就需要研究光伏发电电源的优化配置，包括选址和容量，研究光伏发电输出控制方式、接入位置和并网方式，研究其对电网谐波和电压波动与闪变的影响等。在规划中，优先考虑光伏发电等可再生能源作为电源的合理性，充分了解光伏发电对可靠性的影响，对采用传统的电网升级与分布式电源供电的多种电网扩充策略之问的优劣进行比较，从规划层面保证配电网经济性、安全性、环保性和电能质量的综合优化，合理规划新型光伏配电系统。

3.3提高光伏发电系统电网运行水平

通过分析光伏电池等各种分布式电源的特性，从而建立相应的动态模型，并计及不同运行情况下的不确定性。随着光伏发电的广泛应用，光伏发电的大规模并网可能带来大系统电网功角、电压、频率稳定问题，研究典型光伏发电系统、光伏发电系统典型运行方式、典型并网方式、典型故障场景、典型控制条件、换流器的电压频率可控能力、接入功率对大系统的静态、暂态和动态稳定影响及其控制方法和控制策略，研究无功调度和电压控制的新策略。研究光伏发电系统孤岛检测方法，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，以及含光伏电源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。

4结论

综上所述，目前传统的发电形式呈现出很大的滞后性，能源浪费以及环境污染比较严重，光伏发电技术的出现使得发电技术水平得到提升。能源短缺和节能环保的问题促使光伏发电系统的快速发展，光伏发电系统并入公共电网也是势在必行。光伏发电是对太阳能这种新能源进行有效利用的一种技术，能够缓解现在全球的能源危机，光伏发电并网能够有效地提高对太阳能的利用，结合先进关键性技术，保障光伏并网发电系统并网的稳定和安全，充分发挥可再生能源的优势，保证社会的可持续发展。但是其中还是存在着一些问题，笔者在文中对这些问题进行了分析并且提出了相应的解决方案，希望能给大家带来若干思考。

参考文献

[1]蒋凌峰.光伏发电并网大电网面临的问题与对策研究[J].科技创新与应用,2016.

[2]邱亮新.光伏发电并网大电网面临的问题与对策研究[J].中国新技术新产品,2016.

[3]肖大鹏.光伏发电并网大电网面临的问题与对策研究[J].通讯世界,2014.