适应光伏并网的电力优化调度方法

 适应光伏并网的电力优化调度方法

姜波

新疆油田公司电力公司（新能源项目部）834000，

摘要：电力资源是生产、生活不可或缺的资源。我国社会经济发展步伐加快，国家用电需求量也在逐年上升。为确保正常的生产经营与生活秩序，减少火力发电等传统发电模式下的环境污染等问题，国家逐步加大了新能源发电方式推广力度。光伏发电是常见的新能源发电方式，在一定程度上缓解了我国传统能源日益枯竭局面。然而，光伏并网会对电网建设产生较大的影响。本文从光伏并网入手，分析了电力系统运行现状，并提出了相应的电力优化调度方法。

关键词：光伏并网；电力；调度

为缓解电力资源短缺与社会经济发展需求间的矛盾，我国逐步将新能源技术作为重要的能源供给来源。光伏发电则实现了对太阳能资源的合理应用，在新能源中占据了一席之地。在实现规模化的光伏发电后，减少了环境污染问题发生几率，并为社会经济发展提供了源源不断的能量来源。然而，随着光伏发电并网规模的扩大，会对配电网产生较大影响。此外，光伏发电无功能力并不是很强，加大了部分节点电压越线风险，且规模化光伏发电中的配电网电压管控难度有所上升。因此，科学合理优化电力调度方法就显得尤为重要。

一、光伏并网概述

光伏发电属于一种新型的能源技术，凭借半导体界面的光生伏特效应，实现了光能向电能的转化。此项技术多被细化为太阳电池板、控制器、逆变器三大部分构成。而电子元器件则是技术的核心性构建。在对串联后的太阳能电池采取封装与保护措施后，太阳电池组面积扩大，且在与功率控制器等部件联结后，会构建起光伏发电装置。

所谓的光伏发电并网是指在太阳能组建的支撑下，直流电会经过并网逆变器，并转为交流电，在满足电网要求后，可将交流电并入公共电网。当下，带蓄电池与不带蓄电池系统是目前常见的发电系统。带有蓄电池的并网发电系统在其强调度特性下，可从现实的用电需求入手，有效调控并入与退出电网操作，亦可将不使用的电力资源储备起来，供电网故障时可对储备电源进行调配。带有蓄电池的光伏并网发电系统常被设置在居民建筑。因不带蓄电池的并网发电系统欠缺可调度性与电源储备功能，多被设置在大型系统中。

现实中，国家级电站多为光伏发电并网中的集中式大型并网光伏电站。因其规模较大，可将获得的电能直接并入电网，由电网结合用户用电需要，进行统一化配置。规模较大电站具有诸多特点，如建设时间长、投资规模大、占地面积大等。分散式小型并网光伏发电多能得到政府支持，资金投入小、建设时间短、占地面积小等，在光伏发电并网中得到了广泛应用。

二、大规模光伏发电对电力系统的影响

（一）影响到有功频率特性

光伏发电呈现出以下几方面特点：电源为静止元件，不会出现转动惯量；发电外出力的恒定性较差，具有着明显的随机变化特性；在不同时间段内，有功与务工动态特性差异明显，电源缺乏充分的电源抗扰能力，加大了脱网故障发生几率；需要逆变器的支撑，具有较强的四象限控制能力。囿于光伏发电特性，直接影响到电力系统有功功率。具体如下：在调度系统调频效果时，会干扰到经济性；备用设备优化策略会有较大变化；系统等效转动惯量有着较大变化，在面对极端情况时，会有较大的频率变化；保护动作出现异常状态等。
（二）影响到光伏发电系统无功电压特性

影响无功电压的因素不一，而大规模光伏发电并网系统则是较为重要的影响因素，会扰乱电压电流的稳定性，出现电压频率超限等多样化问题。在并网操作中采用换流器后，加大了电网谐波电流发生几率，甚至会出现电网电压谐波畸变，且在受到电抗器与电容器谐振作用后，谐波畸变范围进一步扩大。光伏发电输出功率会受到自然界、温度、光照强度等多样因素的影响，加大了波动几率，并网中发生变化的光伏电源输入功率会对公共电网电压稳定性产生直接性影响。从现有情况来看，大规模光伏发电系统整体的无功电压支撑能力较弱，只有不断增强无功电压，方可确保电压与频率的稳定性，并可从整体上提高发电质量、稳定性与安全性。

（三）配电网受到光伏并网位置影响

在配电网中，并网位置多被细化为Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型三种存在状态。在光伏发电系统输出电压功率出现较大损耗时，薄弱配电节点较近的Ⅰ型并网位置易在静态电压影响下出现稳压迁移问题。Ⅱ型并网位置与薄弱配电节点间的距离较远，在增加静态电压稳定裕度后，输出电压负荷支撑作用会对其带来干扰，电网电子容量会被抑制。为防止损耗过多的相邻线路的有用功，Ⅱ型并网位置可适宜地提升到上级电网节点附近，从整体上增强配电网电压的稳定性。在以分散形式介入光伏发电系统时，Ⅲ型并网位置接入状态会逐步向薄弱节点靠近，部分发电节点的计入状态具有着较强到断续性，在上级电网处于稳压状态时，Ⅲ型并网位置较为稳定，在系统稳定输出状态下，配电网电压也较为稳定。

三、适应光伏并网的电力优化调度方法

（一）有效改善孤岛效应

 一是电力公司多会通过被动式检测手段进行故障检测，结合故障情况制定针对性的处理方案。在使用被动式检测手段时，需确保电网处于断电状态，以此获取全面的逆变器工作参数。若输出功率与负载功率间有着较大的出入，则可判定出现了孤岛效应。若输出功率与负载功率值有着较大的出入，则可判断检测工程存在问题，影响到最终的检测效果。二是电力公司亦可应用主动式检测法对逆变器参数进行调整，以此干预电网运行。若未及时检测到干扰参数，则预示着未出现孤岛效应。在电网出现性能故障后，逆变器异常参数超过了标准值与调节数值，即可判断出现了孤岛效应。在完成主动式检查操作后，检测人员可收集到相关参数信息。三是引入故障信号检测法。若电网存在故障，供电设备监控系统识别到故障信息后会释放出警示信号，工作人员可及时排查并网活动并做出相应的调整。从孤岛效应检测效果来看，将被动检测与主动检测两种方法引入检测工作中后，可取得良好的检测成果。

  （二）加大风险管控力度

电力公司合理应用风险控制技术有利于为用户营造安全、稳定的用电环境。在安装加装分布式系统设备的过程中，常常会出现电压保护风险、继电保护风险等类别风险。在以上风险防控期间，工作人员需严格执行相应操作规范，确保安装过程的正规性与安全性。合理调控设备参数则可确保发电设备能被安全投入使用。此外，技术人员需动态化优化控制设备与监控装备，以此全面掌握电力系统运行情况，在发现故障后及时启动应急预案，防止系统带故障运行，全面提高工作效率。对于设备关键点，工作人员需及时装设绝缘装备与避雷装备，全面推动继电保护工作顺利进行。

（三）优化电网运行环境

工作人员可在接入光伏电源后，将电源周围的太阳能光照强度、云层厚度等相关的数据信息收集起来，并凭借相关技术积极架构起相应的光伏发电功率预测模型，融合气候变化合理预测太阳能发电功率数据信息，探寻发展规律，为管理人员管控并网奠定基础。此外，可结合供电区域光照情况动态化调整光伏电源区域，确保光伏电源能够稳定运行。在现实中，有些区域的照射强度高，工作人员可将光伏电源设置到这些位置。为合理应用电能，可设置储能装置，实现对电能资源的调配，有效平衡不同时间段的电能量，确保电能资源供给平衡，提高电网运行效率。

四、结语

综上所述，光伏发电成为我国常见的新能源类别。随着光伏发电规模的扩大，光伏并网规模也在扩大，对光伏发电稳定性等提出了更高要求。为合理调度光伏电能资源，电力结构需从管控孤岛效应、风险管控、电网运行等几方面入手，制定针对性的解决方案。

参考文献：

[1]张敏,祗会强,张世锋,樊瑞,李冉,王金浩.考虑配电网电能质量改善的分布式光伏优化调度方法[J].电力建设,2022,43(10):147-157.

[2]杨茂,王金鑫.考虑可再生能源出力不确定的孤岛型微电网优化调度[J].中国电机工程学报,2021,41(03):973-985.

[3]高吉祥.适应光伏并网的电力优化调度方法[J].电工技术,2019(10):120-121+129.

新疆克拉玛依市泽福家园A18－5，

13999316394，姜波收