光伏发电对电力系统的影响及管控措施

光伏发电对电力系统的影响及管控措施

刘旭阳

国网辽宁综合能源服务有限公司    辽宁 沈阳    110006

摘要：随着不断的研究，我国新能源光伏发电企业规模不断增多，同时，随着当今能源匮乏问题的日趋严重，可再生能源的开发利用已成为世界科技发展的最新趋势，其中光伏发电为新能源发电的主要形式之一。在我国电力工业发展过程中，减少煤等不可再生能源的燃烧，采用新能源发电已成为重要任务。新能源发电方式与传统发电方式相融合组成新的分布式能源网络，可有效解决当前环境和能源危机。风能和太阳能是当前运用最为广泛的新能源发电方式。当前随着社会经济的发展和人民生活水的提升，人们对能源的需求越来越高。光伏发电以其清洁性、经济性得到了突飞猛进的发展，各行各业也对其应用性开始深入的研究。随着大规模光伏发电系统接入配电网中，配电网中的电压、潮流分布、网络损耗、运行特性都受到了一定的影响，因此研究光伏发电对配电网的影响变得更加有价值，更具有实际意义。

关键词：光伏发电；电力系统；影响；管控；措施

引言

据有效统计，全球约90%的产业是依赖大电网以集中方式进行电力传输的，但是这样的供电方式缺乏一定的可靠性，其主要原因是电力系统中的小范围停电故障会直接影响到系统的稳定运行，其中系统的孤岛运行更是直接影响系统频率，有可能引起电网大面积的停电，甚至导致电网的崩溃，而光伏发电方式能够改善此种情况。通常的集中供电多是采用不可更新资源进行较远距离的电力传输，虽然这样提供了强大的电力供应，但是其带来的环境污染和一次性能源危机不容忽视。基于此，太阳能光伏发电以其环保、节能、大规模、灵活性，并且可以以分布式发电方式接入到电力系统中等诸多优点在现今电力行业中突显出来。

1光伏发电接入对电力系统的影响

1.1光伏发电接入对台区用户的影响

光伏发电接入可以对台区用户就近供电，光伏发电客户附近的用户可以优先使用“绿色光伏电能”，使光伏发电就地平衡。但是随着光伏发电的接入增多，附近用户无法消纳光伏发电量时，将会通过台区计量关口总表反送至10kV线路，供更多的用户使用。

1.2对频率的影响

光伏发电系统逆变器中含有大量的电子元件，在直流逆变为交流时不可避免地会产生谐波，对电网造成谐波污染。并且在并网逆变器输出轻载时谐波明显变大，在额定出力的20%以下时，电流谐波总畸变率会超过5%。如果电网中含有多个并网光伏谐波源，还有可能会产生高次谐波的功率谐振。

2光伏发电管控措施

2.1光伏电站SVG调压技术

光伏并网点多在线路侧，而且电站发电容量通常较小，对过电压问题比较敏感，会影响光伏电站正常运行。为此，需对光伏电站电压进行调整，但因其电压调整可选手段有限，通常主要依赖于SVG设备，在实际应用中，SVG设计有多种模式可供选择，根据控制变量不同可分为恒压、恒无功、恒功率因素三类，一般需控制功率因素不小于0.98。光伏电站在实际运维中，应按电网运行要求，将SVG设为恒功率因数控制，这样当光伏出力变化时，无功也将按特定比例动态调整。但若并网点电压异常，出现110%以上过电压，便应当放弃恒功率控制，而改用恒压模式，这是因为恒功率很难调节电压，会对光伏设备构成威胁。以35kV光伏电站为例，当实际采用SVG调压技术时，若其发电出力达较高水平，并网点电压超出38.5kV，则需要选用恒压模式，通常会以38kV为阈值。而若发电出力较低，则应当采取恒功率模式，以满足光伏并网要求。若不能自主选择SVG模式，可能出现母线过压情况，这样可导致光伏电站保护动作，以至于出现脱网解列情况。

2.2储能技术应用

光伏发电就是指借助太阳能的电池原理，产生电势差，实现太阳能到电能的有效转化，这种转化的电能为直流电。储能系统在光伏电力系统中发挥的作用优势与风力发电场中相似，如果光伏发电系统中电池的实际输出功率出现波动，储能系统可以即刻运行，为光伏发电系统提供瞬时功率，保证系统可以平稳运行。由于储能电池的储能技术更加成熟一些，使用成本低且具有较大的能量密度，因此进行光伏发电的时候通常都会使用蓄电池作为光伏电力系统的储能装置。但是蓄电池的储能方式比较单一，存在一定的应用限制，电池续航时间不够长且电池功率有待提升。为此可以逐步升级，尝试混合型储能系统的应用。

2.3水上光伏技术的应用

采用水上光伏技术，在水上建设电站，能够获得广阔的建设空间，并减少对环境的不良影响。根据现有研究，水面的反射率可以达到0.69%，明显超出地面反射率。由于水上的温度较低，这就有利于组件的散热，能够保障其持续工作。当前，采用这一技术主要有以下方式：一是采用桩基固定电站的方式，这与在地面上建设电站类似，但其桩基固定在水下，具有成本较高、建设不易的缺陷。（2）适用于深水的漂浮电站。这种电站在水下没有桩基，组件则安设在水上的浮动模块中。采用这种方式，可以较好地保持浮动光伏组件的稳定性。由于我国各地水域在自然气候条件方面存在较大差异，光伏技术的应用需要协调多方面因素，如考虑浮体的受力、浮体的耐久等。与地面光伏电站比较，采用这一技术能够防止水资源蒸发，建设速度快，成本较低，而且电池板效率在一定程度上得到提升，不需要耗费太多土地资源。但我们也要看到，电站的布局会阻挡阳光照射在水面上，对水域生态环境产生不利影响。因而，为了促进生态治理，我国政府应当鼓励企业大力在薄膜技术、染料敏化太阳能电池等领域进行探索。此外，在海上建设光伏电站亦是一种较好的方式，能够获得充足的空间和丰富的太阳能资源。但我们也要考虑到，在海上建设光伏电站时面临着波速和风速问题，对光伏组件的倾斜角度和方向会产生影响，在建设过程中就需要慎重加以考虑。

2.4储能差异化配置

电网侧储能工程建设的主要目的是保障电网安全运行，可采用容量制计费或按保底充放电量的实际调度用量计费，便于对其性能保障进行考核。考虑到光伏项目夏季出力较大，误差相对占装机容量的占比也会相应增大，根据某1000MW光伏发电项目预测和实际发电容量数据分析，在现有发电功率超前预测技术下，提前1h发电功率预测仍存在一定误差，最大误差占装机容量±20%，也存在持续1h超过装机容量18%的误差。鉴于光伏项目夜间发电量极少，分析仅选取05:00-20:00时间段进行分析。每15min为一个计量时段，把全天发电时间分为60个时段，对该项目申报与实际上网容量进行数值模拟。考虑到光伏项目在用电早高峰到来前及晚高峰前时段发电能力较小，可利用配套储能进行两次调峰，储能系统状态05:00-08:00控制目标从95%逐步降到50%，15:00-20:00由50%逐步升到95%，其余时段以50%为目标计算申报上网容量。

结语

综上所述，现阶段，新能源替代已成为趋势，风力、光伏等新能源，不论是从装机容量还是上网电量，均实现了跨越式的提升，然而因其资源本身特点，新能源发电并网仍有许多难题，需要加大新能源发电技术科研创新与项目扶持，并寻求与其他技术的协调融合，如储能技术，消除新能源发电技术短板，建立起新能源在技术、政策及经济性上的优势，进而推动新能源良性发展。

参考文献

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