关于光伏发电接入配电网可靠性的分析

关于光伏发电接入配电网可靠性的分析

蒋曌 

深圳能源集团股份有限公司新疆分公司 新疆乌鲁木齐 830000

摘要：光伏发电是一种绿色环保的供电模式，但是光伏发电接入智能配电网后，会直接影响配电网系统的运行质量。电力企业运营中，工作人员会采取多种措施，在保证光伏发电顺利接入智能电网的同时，提高配电网的供电质量。也就是说，工作人员要正视系统中存在的问题，并采取针对性控制措施，从而完善系统的运行性能。

关键词：光伏发电；接入配电网；可靠性

1光伏发电现状分析

随着人们对能源需求的逐渐增加，光伏发电的应用范围也在不断扩大。光伏发电可以将光能直接转化为人们所需的电能，传统的石油、煤炭行业并不足以满足人们的需求，为了缓解我国人与资源之间的矛盾，要开发新的能源。相较于传统能源而言，光能发电不仅能够解决传统能源不足的问题，还能满足人们生产生活中对光能的需求。我国的光照资源非常丰富，并且相较于其他资源而言，光照资源分布的非常均匀，将光伏发电接入到配电网中，既能满足电子资源供应的需求，又能减少传统资源的消耗，保护现有的生态环境。光能本身是一种清洁能源，不仅能为人们提供电能，还具有安全性非常高的优点。

2光伏发电接入配电网可靠性

2.1光伏发电可靠性模型研究

随着时代变迁、科技发展，如今国内外对光伏发电功能模式的研究发展如火如荼，同时还建立了一些相关的模型以供参考研究，有利于更好地理解分析光伏发电。最常见的是数学方法整合物理基础模型进行分析研究，一般采用具备物理数据统计模式+组合算法的模型进行研究。太阳能能源的供应与气候因素有着莫大联系，在光伏发电的具体位置，可以搜集当地往年的历史气候材料，整理探索出当地太阳光辐射率与时间的具体关系，从而推导出当地当年的太阳光能年候时辰函数方程式。借助该公式整合地势样貌建立一个最终的光伏发电负荷效率模型，再通过往年光波辐射率计算出光伏发电辐射波序列，两者相结合运算，可以在一定程度上对计算误差、物理偏差产生数值补偿。但是这种计算方式没有考虑到设备的损耗以及季节性太阳光偏移率，因此在原先的光伏发电效率模型基础上还要对设备损耗建立一个损耗率预估值，而季节性太阳光偏移率只能通过地区的历史年度季节性太阳光偏移量叠加运算得到一个精确值，最终整合四者数据才能建立一个完整的光伏发电可靠性模型。

研究者们还建立了光伏负荷出力模型，光伏发电的发电持续性较差，往往被一些能源研究者视为不可控或者不可靠的能源类型，但是持续性较差也正是其规律性的体现，太阳光偏移程度随着年份与时间的变化而改变。在这个过程中，光伏产生的电力付出与负荷的关系呈正相关联系，与太阳光偏移角度呈一定的负相关联系，而且光伏发电吸收的电能并不完全储存起来，很大一部分以热能形式散失，因此光伏电力付出的波动是在一定水平线呈波动形态。关于这一波动目前有学者进行了相应规律研究，已经整合出一个初具雏形的光伏负荷出力模型，然而要投入使用还需要一定时日的研究与实践。

2.2储能技术的应用

光伏发电能够有效地提高配电网供电效率，特点是不确定性过大、受气候时间影响大、波动程度高、在持续性能量供给方面持续性弱。当大规模采用光伏发电机组时，由于供电的断续性势必会对用户造成不良影响。因此，为了保障用户正常用电生活，必须在光伏发电供能模式中采用最新型储能技术。目前，国际上新型储能设备的供储电功能非常强大，供给与储存功能的转化速率快，转换效果好，能够较好地储存光伏发电最高发电效率下大幅度的增长电压，并且能在夜间或恶劣天气的低供情况下进行电压补充，起到一定的平衡电力与功率稳定作用。国际能源转化协会的2018年度报告显示，相关研究人员在光伏发电模式中建立了高新储能技术应用模型，模拟演示长达3年的结果表示光伏发电在高新储能技术应用下其供能效率更高、更稳定。更有一些研究者开始考虑将光伏发电技术应用于轮船航海过程，经过储能技术强化后的光伏发电机组供能更稳定，在航海过程中即使遭遇恶劣天气也能够正常作为能源系统运行，而且光伏发电机组具备质量轻、发电速率高等优点，在未来的轮船航海过程中势必能发挥其相应价值。

2.3无功补偿装置的应用

目前，由于现代化进程加快，现代配电网的供电网络结构在应用了新型电子技术后复杂程度与日俱增，而光伏发电本身所具备的波动性与间歇性导致其供能效率在对向电力潮流与电网组抗共同影响下可控性大大减弱，甚至会产生功率损失问题。在这个层面上，光伏发电无功补偿装置发挥了其重要作用，国际上要求光伏发电无功补偿要综合考虑光伏发电机组的总输出水平以及系统接入后正常运行状况下定态、动态流程的电能损失质量，保证配置充足的电能补充，以确保配电网正常运行。早期无功补偿装置大部分采用FC+MCR，优点是成本低，设备修理维护工序简单易行，缺点是运行效率慢；后来人们采用升压SVG无功补偿，该装置反应快，安全稳定，但成本较前者高，而且对于大幅度的功率补偿表现效果一般；现阶段绝大部分光伏发电站都采用35kV直挂式SVG无功补偿，该装置能提供的补偿容量较大，能满足绝大多数补偿要求，然而其器件连接复杂，维修护理工序繁多，且成本不低。例如，江西某光伏发电站，其光伏电站为6MWP+10kV，电力公司用户要求光伏结网络配置需要达到最小容量为450kVar的无功补偿容量，经过该发电站的方案计算，为该项目采用35kV直挂式SVG进行无功补偿，利用固定升压变压器与降压转换器接入对方要求的10kV电网系统。

2.4重视故障评估处理

配电系统的稳定性评估结果与诸多因素均有着十分紧密的联系。如并入方式、接入地点和电源的运行特点等。光伏发电或其他分布式电源接入到配电网后，能够增强系统运行的稳定性。但是若将光伏发电或其他分布式电源并入配电网，则系统的稳定性也会随之下降。所以，并入时务必认真分析和评估光伏发电运行的主要特点，同时综合探究运行特点对电网运行质量的影响，研究最佳接入方式、最佳接入点、系统运行中可能出现的问题以及问题的对策，设计评估和处理方案，在评估的过程中要将当地的气候条件及系统的建设成本纳入到评估指标中。

2.5预测输出功率

预测光伏发电输出功率能够更好地把控光伏发电运行概况，同时也可积极协调电网电流分布、负荷分布的关系。光伏发电有效输出功率预测的研究十分有限，且研究缺乏深度。预测中，工作人员需结合系统实际完成光伏发电配网建模，并依据电站位置的光照敷设至模拟光伏发电功率，借助专业的计算公式预测输出功率。但是，很多因素均会影响光伏电源的输出功率，且其极易发生较大的变化。因此，在未来的发展中依然需要加大研究力度，开发更为合理和完善的预测方法。

2.6深入研究微网变化

近年来，微网管理技术得以广泛应用，微网能够有效管理配电系统内部中小容量分布式电源，而且电源接入电网后也会影响微网的运行状态。目前，我国智能配电网发展水平显著提高，分布式电源在配电网中合并使用，已成为重要的发展趋势。微网设计需充分满足该技术的整体发展趋势，改进配电网系统管理的整体质量。在研究的过程中，还需全面考量微网的结构、电源的容量、负荷分布以及电源接入的基本方法，分析分布式电源接入智能配电网后，微网可能发生的变化，以此为基础完成微网建模。与此同时，仔细研究不同类型的扰动问题。在不同的接触和控制方法下，研究微网的动态特点。

结论

光伏发电结合配电网的供能模式提高了电网供能效率。只要采用科学合理的研究理念，积极开发新型配套设置，不断提高光伏发电供能模式的可靠性，结合模拟演示结果改进研发方向，必定能提升光伏发电供能模式的供给功率，保证其安全性与稳定性，进一步推动社会电力事业发展。

参考文献：

[1]商连永，张强，陆文钦.光伏发电接入配电网可靠性研究现状与展望[J].电工电气，2019,(6):1-5.

[2]姜楠.含分布式光伏电源的配电网可靠性评价方法研究[D].南京：南京师范大学，2019.