光伏发电系统接入电力输配网常见问题及对策研究聂聪

光伏发电系统接入电力输配网常见问题及对策研究聂聪

聂聪

聂聪

国网冀北电力有限公司昌黎县供电分公司河北省秦皇岛市066000

摘要：随着经济在我国不断地发展，一些社会性和能源性的问题也随之凸现出来。这些问题包括日益增加的能源消耗，不可再生资源的大量使用造成资源的枯竭，还有过量的能源消耗产生的过量温室气体等等。光伏发电在保护环境的基础上利用天然的太阳能资源为电网输送电力，成为了一种对环境无损害的新型发电方式，并因其独特的特点在世界范围内广泛的应用起来。光伏发电站的一项重要组成就是良好的接入系统，因为光伏发电受到温度和光照射量的影响，具有一定的波动性，因此整体发电系统的稳定需要靠接入系统的稳定来保证。本文对光伏发电系统接入电力输配网常见问题及对策进行分析研究。

关键词：太阳能；光伏发电系统；电力输配网；常见问题；对策

当前我国市场经济的快速发展，为我国光伏发电产业提供了广阔的市场空间，而技术的进步和完善，则为其提供了强有力的技术支持。加上当前环境保护问题的日益严峻，光伏发电已经成为我国可持续发展的重要方向，也同样是节能减排应有的必要措施。而如何保证光伏发电系统科学、平稳的并入大电网中来，值得我们深思。特别是当前我国开始了大规模光伏发电厂的建设，这一问题更为突出。

1光伏并网系统对电力输配电网的影响

由于光伏发电系统受天气及地域的影响，其发电量具有随机性、稳定差、调节能力差的特点，光伏系统并网后会对电网的安全，稳定，经济运行以及电网的电能质量造成一定影响。

1.1对配网潮流的影响

光伏发电系统未接入电网时，配电网线路潮流是单向流动并且随着距变电站距离的增加有功潮流是单调减少的。然而，当光伏发电系统接入配电网后，从根本上改变了传统的系统潮流模式且使系统潮流变为双向流动且无法预测。当光伏发电系统向电网输出电能时，根据光伏发电系统和负荷的空间位置关系，线路沿线的潮流可能是增加的也可能是减少的。当光伏发电系统输出电能大于当前负荷时，线路的某些部分甚至是全部潮流都是反向的。而且由于光伏发电系统输出受环境影响很大，系统输出的随机性使得电网潮流也具有一定的随机性，这种非常规的毫无规律的潮流模式会对配网产生多方面的影响，如:潮流的改变使得传统的电压调整策略很难维持，还会导致配电网的电压调整设备(如阶跃电压调整器、有载调压变压器、开关电容器组)频繁动作甚至出现异常响应，而且如果从光伏发电系统流向变电所的反向潮流过大时，光伏发电系统附近的设备可能会出现过负荷或电压越限，从而影响系统的安全稳定运行。

1.2对电力输配电系统保护的影响

当多个光伏发电系统接入配电网后，系统的短路电流将会成倍增大，这将会导致原来的过流保护误动作，而且过大的短路电流会影响熔断器的正常工作使得系统的过流保护失效。另外，传统的配电网是辐射状的网络，其保护不具有方向性，而光伏发电系统接入配电网之后，整个配电网变成含有多电源的双向网络，潮流的流向具有不确定性，因此，不具备方向性的传统的熔断器和自动重合闸装置不再适用，应当装设具有方向性的保护装置。传统的保护系统是以辐射状电网为前提的，随着分布式发电在配电网中的广泛应用，保护系统的设计应当从理论到实践完全改变。

1.3对电能质量的影响

光伏发电系统接入电网会造成电压波动、闪变以及谐波。大型光伏发电系统启动或者出力突变都会引起电压的波动与闪变。由于光伏发电系统经逆变器接入电网，于是产生谐波在所难免。

1.4对运行调度的影响

当一定渗透率的光伏发电系统并入电网以后，为了提高电力系统的可靠性和安全性，应当对光伏发电系统的输出功率进行远方调度。目前我国处于厂网分开的电力市场初级阶段，只有大型的电厂参与到区域级/省级的电力市场进行竞价，而光伏发电系统则由地区电网进行调度。整个配电网的供电就由两部分组成：省电网供电和光伏发电系统供电。面对电价不一且数量众多的光伏发电系统，地区电网如何在满足各种安全约束的条件下最经济地对光伏发电系统进行调度将成为一个值得关注的问题。

2含光伏发电系统的电力系统运行情况分析与对策建议

2.1接入系统的稳定性分析

在光伏电站的接入系统分析中，不同的接入系统对颠覆系统发电的稳定性影响是不一样的。一般与光伏发电进行合作的系统是其他发电设备组成的系统，这种利用其他发电系统进行本身电量的输入是较为困难的，不同的发电技术所发电的效率是不同的，这就导致不同发电技术所发出的电能强度是不同的，两种不同强度的电能进行统一的输送是十分困难的，所以在两种发电技术发出的电能进行统一之前又进行能量大小的改变，这就要求电站有相关的技术手段来将两种能量的电能进行统一。只有在确定光伏发电系统中中的电能大小与主要系统中的电能大小相适应，才可以将两种电能进行统一的输出，这样才能保证电能输出的安全性。我国现有的光伏电站的数量较少，这主要就是因为光伏电站重要确保接入系统的稳定性，这种稳定性的保证对发电技术的要求十分高，只有将现阶段先进的发电技术与光能转化技术相结合，才能更好的控制光伏电站中接入系统的稳定性，并能保证发电的安全性与高效性。

2.2继电保护设计

光伏发电单元设备并入配电网后，配电网中将会存在多个电源。这就要求配置的继电保护装置具有灵敏的方向性。所以，就必须对继电保护装置的功能和实现方式进行重新思考。现在，有两种方案可以实现操作目的，分别是切源方案和孤岛方案。切源方案的实施过程中，当系统出现问题时，首先是把全部的分布式电源切断，之后使用原来的保护设施进行保护。但是，这样不仅会影响保护的速动性和安全性，而且对切断电源的时间整定保证失电时电源可以迅速断开的提高要求。孤岛方案是在此基础上经过改造的方案，其主要是解决了电源点和时间配合的问题。通过分布式发电源对一部分配体系输送电能，这样可以保证局部出现问题时，其他发电单元还可以继续正常工作。把配电网转换成了一个个独立的孤岛，在最大范围内使用分布式电源进行供电，减小停电损失。

2.3故障处理与可靠性分析

在光伏电源连接到配电网之后，配电网将会在系统结构和运行过程方面发生重大的变化，因此，对其故障的修理和可靠性分析不可以使用老办法。在很多研究和实践之后，得出一个结论：在把光伏等分式发电电源当做备用使用的时候，系统的可靠性将会大大增加；在把光伏等分式发电电源和配电网进行连接，系统的可靠性将会大大降低。由此可见，体系的可靠性和等分式电源的连接位置、连接方式、运转方式等有莫大的关系。

结束语

随着我国经济水平与科学技术水平的提高，我国的发电技术在近些年中得到了较高的发展，在发展过程中不仅将传统发电技术中所遇到的难题作出了一定的解决，还研究出了一系列的新型发电技术。光伏发电技术就是新型发电技术中的代表，这种发电技术具有发电效率高、发电过程污染小的特点，这两种特点使光伏发电技术拥有较好的发展前景，所以在下阶段我国还会对光伏电站进行合理的完善与改进，最终使光伏发电最好的为我们进行服务。

参考文

[1]光伏发电并网系统的电能质量问题研究[D].沈文涛.华北电力大学,2014.

[2]光伏并网发电站对配网的影响分析及正负效应综合评估[D].周颖.重庆大学,2014.

[3]分布式电源并网对电能质量的影响分析与评估[D].徐群.华北电力大学,2014.

[4]光伏发电并网的若干问题研究[D].陈烁杭.华南理工大学,2014.