光伏并网发电系统对电网的影响及相关需求分析邢秋月

光伏并网发电系统对电网的影响及相关需求分析邢秋月

邢秋月刘志明

(国网滦平县供电公司河北省滦平县068250)

摘要：随着社会经济的快速发展，大工业+大数据的不断深入，改扩建项目和新能源接入频繁，对电网要求日趋严格，在新形态下要求电力企业调整新的经营理念和思维方式，以适应建设新型能源互联网的需要。本文针对光伏并网发电给电网运行带来的影响展开探讨，详细分析了光伏并网发电系统对电网安全运行以及电网调度和配电网受到的影响，以期为相关工作起到参考作用。

关键词：光伏并网发电系统；逆变；防孤岛；配电网

1.光伏并网发电系统对电网的影响

1.1影响电压质量

光伏发电系统并入大电网后，因光伏逆变器离散动作和发电间隙性的特点，在向电网输送或吸收功率时，都会造成整个电网系统电压的短时或长时变化。光伏发电受环境温度影响较大，其发电功率会随着光照增强而增大。一般情况下，晴天光照时，其功率峰值一般处于日照最强点，约为10-14点。而当光伏并网发电向大容量发展后，其负荷曲线也将发生变化，如图1某光伏发电输出有功功率。此外，光伏并网发电系统的发电量没有规律可言，要想达到调节电压的效果，就需要在配电网中开展各项工作。从目前的实际情况来看，动态无功调节设备仍然比较欠缺。如果电网中的总发电量中的电容量占据较大的比例，就会导致电网的电压不容易调节，一旦调节失当，则会引起更严重的问题，容量大小以及安装位置能够直接影响到光伏并网发电给电压的作用。

图1某光伏发电输出有功功率曲线

1.2谐波污染

通常情况下，谐波出现的时间是光伏并网发电系统直流电以逆变的方式转换为交流电，然后并入电网中，在转换过程中会产生大量谐波，出现谐波污染问题。如果滤波器的设计水平良好，即便电网中的光伏并网发电系统的规模不大，当从直流电转化为交流电的时候，产生的高次谐波会对交流电网中的谐波产生污染，一般情况下，这种污染能够控制在可控范围内。但是，随着光伏并网发电系统的使用范围越来越广泛，再加上电容量占据电网总发电量的比例越来越大，就需要加大对谐波方面管理工作的重视力度。如果管理工作存在问题，很多谐波的能量就会进行叠加，就会出现让人难以接受的谐波含量。此外，如果系统中的谐波源比较多，就能够很好地激发系统中的高次谐波功率。

1.3用户用电质量中的孤岛效应的影响

在电力公司中，一旦供电遇到了问题，用户端中的太阳能并网发电系统就很容易出现孤岛现象，从而形成孤岛效应。在光伏并网发电系统不断增多的情况下，孤岛效应的普遍性会越来越明显，甚至会引发以下问题：（1）当重新恢复供电的时候，电网用户会由于相位不同步而遭受冲击。（2）电力孤岛区域的供电频率以及供电电压不稳定。（3）转化太阳能并网发电系统为孤岛运转方式的时候，一旦储能元件没有出现在供电系统中，或者容量太小的时候，就会导致用户负荷的电压闪变。（4）配电网脱离太阳能供电系统之后，原来的单相供电方式也会导致其他配电网中出现三相负载不对称的问题，从而损害到其他用户的电压质量。

2.光伏并网发电系统对电网安全运行的作用

2.1对电网电压及其稳定性的作用

电网总发电量中的光伏并网发电系统的发电容量占比越来越大，不仅影响到配电网中的电压，还会对高压电网的电压特性产生影响，严重者会妨碍到电压的稳定性。比如，在某大区的电网重负荷区域设置一定数量的光伏发电系统，由于该区域中的日照特点没有影响，在日照比较大的时候，由于太阳能功率大幅度下降，就会导致该地区出现大面积的功率缺额问题，从而对电压稳定性甚至是总体电压质量产生不利的影响。从这一方面可以看出，即便后期需要加大对光伏发电的推广力度，在负荷中心处，也需要合理把控发电系统所占据的比例。

2.2对电网频率的作用

在电网内，总发电量中的光伏并网发电系统的发电容量增加之后，由于发电在一定程度上具有随机性的特点，因此，会导致电网中的频率出现波动，如果系统中调频大量用到火电机组，就会影响到汽轮机叶片的使用年限，为了能够有效接收光伏发电系统发出的大容量电量，就需要电网中具备充足的调峰电源，在此过程中人们应该对电网配置是否可行重新进行思考。

2.3孤岛系统内的电压以及频率的稳定性

如果系统中出现了孤岛效应，而对此现象没有准确特定的蓄电池，就需要采取科学合理的方式确保孤岛系统中供电电压以及用户频率的稳定性以及安全性，该项工作也是光伏并网发电中需要重点考虑的问题。

3.光伏并网发电系统对配电网的作用

3.1继电保护

作为电能传输链中的最后位置，配电系统中的电压等级比较低。将光伏发电系统投入使用之前，一旦忽视了局部区域中的零散小水电以及小煤电，配电系统中就不会出现电源。换言之，目前常见的配电网络是放射型的，转移电流的情况并不常见。如果正在扩大对先进发电系统的使用范围，就会在配电系统中常见双向流动的情况。导致这种现象出现的主要配电系统属于电能传输链的最后位置，所以其电压等级总的来讲相对较低。在光伏发电系统投入实际应用之前，如果不算上局部区域具有的一部分零散原因是系统不能因为新添加的发电系统而大幅度的改变目前的继电保护体系。如果没有办法对原来的继电保护系统和光伏发电系统进行有效的调节，或者在并联分支元件中出现问题，就会使安装在光伏并网发电系统分支上的继电器出现误动。不仅这样，在将光伏并网发电系统的功率接入到电网中的时候，通常情况下会减少之前的继电保护区，并且会影响到继电保护装置的顺利运转。

3.2供电可靠性

光伏并网发电系统在一定的情况下还能够影响到电力系统的可靠性，并且还会影响到配电系统的运转。例如，如果所在的交流系统不能完成供电作业，再加上日光照射强度降低，此时，即便是光伏并网发电系统也不能进行补救。如果考虑这方面的因素，光伏并网发电系统不一定会对供电系统的可靠性产生影响。此外，由于光伏并网发电系统的安装地点以及连接方式不同，也会对配电网的可靠性产生影响，从而降低配置容量，使电网运行不能满足人们的需求。

4.光伏并网发电系统接入后的电网平稳可靠运转造成的研究需求

将大量的光伏并网发电接入到电力系统中之后，从对电网的影响角度进行分析，通常情况下存在以下研究需求：（1）影响了系统中的电能质量。（2）对局部电网中的电压以及频率产生了影响。要想有效确保电网运行的安全性，就需要做好以下方面的研究工作：

运用光伏并网发电系统的孤岛效应检测技术以及太阳能电池的最大功率转换追踪技术。此外，要科学合理地研究光伏发电系统接入电网之后的相应技术方法，包括对光伏并网发电系统中的各个组件进行分析，选择合理的电网静态以及动态的研究方法，并且要有效运用现有电力系统中的仿真软件。在对电磁暂态进行研究的时候，应该适当选择需要研究的系统规模，运用系统化的研究方法，在此过程中，还包括外部网络以及配电网的等值或是简化。在包含有大面积的光伏电站电力系统中，如何在晚上对光伏电站进行优化，是一项值得思考的问题。在大规模的光伏电站中以及小规模的配电系统中，应该加大对光伏电站的研究力度。

结语

当前光伏发电的应用越来越广泛，电网中的光伏渗透率不断增加，使电网的发展面临新的问题和挑战。本文针对光伏并网发电系统对电网带来的影响以及相关需求展开了探讨，分析其对系统并网所产生的电能质量问题和影响，希望本文的研究能够给相关工作提供一定的参考。

参考文献：

[1]肖远逸.光伏并网技术及光伏低电压穿越技术的应用研究[D].上海电机学院，2017.

[2]杨海波.大型光伏电站并网运行控制技术及对电网影响研究[D].西安理工大学，2016.