光伏发电并网对电网运行的影响及解决措施

光伏发电并网对电网运行的影响及解决措施

任于展

（东北电力大学吉林省吉林市132012）

摘要：太阳能是一种可再生能源,具有安全、清洁、分布广泛等特点,光伏发电能够有效利用太阳能实现电力能源的生产,符合现代化的节能环保理念。但是,光伏发电并网的电源容量的增加也会对配电网的运行控制产生不利影响,降低供电质量。文章分析了光伏发电并网对电网运行的影响，并提出几点提高光伏并网电网稳定性措施。

关键词：光伏发电；并网；电网运行；影响

随着光伏电站并网数量的增加，这种依靠太阳能等自然资源的发电方式对配电网的影响也逐渐显现出来。光伏发电容易受到自然因素的影响，具有一定的随机性和波动性，同时，光伏电站并网后，配电网由原来的单电源系统转变为多电源系统，导致配电网中谐波和直流分量增加，影响配电网的安全运行和电力设备的正常工作。新能源企业要抓住机遇，迎接挑战，认真分析和总结光伏发电并网存在的问题，并制定有效方案予以解决。

1.光伏发电并网简介

光伏发电是指通过半导体界面的“光生伏特效应”将光能转换为电能的一种发电技术。光伏发电系统的实现需要太阳能电池、控制器和逆变器的配合使用，将多个太阳能电池板

（组件）按照不同的排列形式（进行串联、并联）组成太阳能电池方阵，在接收太阳能之后电压逐渐升高，达到系统输入的标准之后就会经过光伏组件将其转化成为直流电，经过直流配电箱汇流到逆变器，将直流电转换为交流电之后再经过交流配电箱提供给电网或者相关负载。

光伏发电系统并网方式主要有分布式和集中式。分布式是相对于集中式来说的，其容量相对较小，分布比较广泛，自身带有负载，例如居民太阳能发电；集中式就是指集中建立起

容量较大的电站，可以直接向电网进行供电，自身并不具有负载。依据《分布式电源接入配电网设计规范》，对于单个并网点接入的电压等级应按照安全性、灵活性、经济性的原则，经过综合比选后确定，具体可参考表1。

表1分布式电源接入电压等级推荐表

注：最终并网电压等级应根据电网条件，通过技术经济比例论证确定。若高低两级电压均具备接入条件，优先采用低电压等级接入。

2.光伏发电对电网安全稳定的影响

2.1对电网运行特性的影响

光伏发电并网的电量储集输送与太阳光照相关，具有昼发夜停的特征，所以通常会有较大的幅度波动。光伏电站利用取之不竭的太阳能发电，并且能够就近发电，具有不需要长距离输送燃料、运行成本比较低、维护简单、无污染、无噪音等特点。总体而言，光伏电站与传统的火电站、水电站、风电站、生物质发电站都有较大的区别，在接入电网时通常会在一定程度上影响电网安全稳定运行，具有一定的特殊性，影响电网运行的特性。

2.2孤岛效应的影响

孤岛效应是指电路的某个区域有电流通路而实际没有电流流过的现象。由于孤岛效应的潜在危险性与对设备的损害性，社会公共工程与发电设备行业长期以来都十分注重光伏并网逆变器的反孤岛效应控制。孤岛效应的产生可能会对配电系统造成以下不良影响：（1）危害电力维修人员的生命安全；（2）影响配电系统的保护开关动作程序；（3）供电电压与频率不稳定并造成设备破坏；（4）供电恢复时产生浪涌电流，造成再次跳闸，并破坏光伏系统、负载与供电系统；（5）单相供电造成系统三相负载的欠相供电问题。孤岛效应大多产生在配电侧，在周围负载形成电网难以控制的孤岛，导致用户负荷出现不稳定现象，出现电能闪电，供电恢复后又产生并网冲击。

2.3对电能质量的影响

光伏发电接入电网系统中，通常具有大量的整流与逆变装置，在这些大功率电子器件的作用下，能够产生直流逆变后的交流电大量高次谐波，对电网带来危害巨大的谐波污染，影响电网运行的安全、稳定，对用户用电带来巨大的困扰。而这种谐波的产生也相对较难滤除，会激发功率谐振，对电网系统的电能质量造成严重的影响。电流谐波危害对电网系统与用户的影响范围非常大，比如改变电压平均值、产生电压闪变、导致旋转电机与发电机的发热、变压器的发热以及磁通饱和，此外，还会对通信系统造成干扰，对变压器、断路器、电流型电压器以及计量仪表等造成严重的影响。

2.4对继电保护可靠性的影响

光伏发电中的分布式发电系统通常会接入配电系统的末端，而配电系统的电压等级较低，除了一些小电源之外，大多都是负荷为主，潮流方向比较单一，所以在配网中的继电保护装置大多为过流保护形式，并不具备特定的方向性。光伏发电系统的光伏电源接入会改变配网的潮流，可能出现双向流动，这就使得传统的保护形式已经无法适应这种双向流动的保护，有可能出现误动、分支失电现象。所以光伏发电并网时，必须考虑到继电保护方面，必要时加设方向保护。

3.提高光伏并网电网稳定性的措施

3.1合理布点

光伏发电在接入电网系统时，接入末端与联络断面情况下的影响是不同的，对电网系统安全稳定的影响具有差异性，并网过程中会导致接入点电压的升高，出现波动与闪变现象。所以，应当优化光伏接入布点，合理选择光伏接入点，对光伏接入系统的接入后优化展开研究，包括光伏电站的布点与容量的优化，以及微电网模式的设计等，通过对系统潮流的优化调整，来不断提高光伏发电并网后的电网系统稳定性。

3.2改善电网网架结构

太阳能光伏电站的输出功率与光照强度相关，除了设备故障的情况下，发电装置输出功率会受到光照、天气、季节与温度的影响，输出功率很不稳定，可能会对配网电压控制造成不良影响，甚至影响高压电网电压特性。许多大规模的光伏电站都建设在比较偏远的地区，与负荷中心的距离非常远，在电网网架的构架方面必须考虑多方面的因素，确保架构的完善与送电通道回路的配合良好，光伏电站与电网之间的电气距离应当适宜，才能够有效为光伏电源接入提供良好的电压支持，提升电网系统的接纳能力。

3.3配置无功补偿装置

光伏发电系统的接入在能源方面具有波动性大的特征，长时间、长距离的外界输送下，可能会影响电网的无功平衡，逆变器并网的情况下可能会出现谐波污染，因此光伏发电的接入应当完善无功调节，配置相应的无功补偿装置，并装设高抗动态无功补偿装置与可控串联补偿装置。无功功率补偿装置的装设能够提高电网的功率因数，降低供电变压器与输送线路的损耗，提高供电效率，改善供电环境，提高电网的安全运行质量。

4.结束语

光伏发电因为自身发电方式的特殊性以及发电设备的特殊性，在发电过程中有许多新型的，尚待解决的问题。因为问题的新颖，各种研究观察的核心也逐渐转移到优化方式上，如何更好的解决各种问题也成为社会关注的重点。各种可持续发展的贯彻理念以及国家政策的支持，为更好的解决相关问题提供了必要的基础，相信问题的解决也指日可待。

参考文献:

[1]贺眉眉，李华强，甘立勇，等.RLC负荷模型分布式发电孤岛检测方法研究[J].电力系统保护与控制，2011，39（6）：7~11.

[2]杨成鹏．光伏分布式发电系统并网对农网馈线电压的影响及其保护研究［D］．北京:华北电力大学，2015.