光伏并网发电系统对电网的影响研究

光伏并网发电系统对电网的影响研究

余传金

新疆电力建设有限公司 830000

摘要：光伏并网发电系统以太阳能为主，转化太阳能电池送出的电流，并与电网电压形成交流电而起到放电作用。该系统的核心部分在于并网逆变环节。随着微处理器运算速度的提升，当前系统逆变方案和控制策略可以采用光伏并网系统，且能够有效改善性能。

关键词：光伏；并网发电；电网影响；研究

引言：光伏发电以其无污染、可再生的特性受到社会各界广泛关注，光伏发电产业获得迅速发展。但是光伏发电具有一定的随机波动性，会对电网的安全稳定运行造成威胁。对光伏发电接入后对电网运行的影响开展研究具有重要意义。本文对光伏并网发电系统进行了简单分析，并探讨了光伏并网发电系统对电网的影响以及对策。

1光伏发电配电规模体系的类型及原理

1.1 分类

依据光伏发电体系，可以分为集中式发电、分布式系统发电。其中，集中形式的光伏并网发电是依据电网配置的综合系统，参照电力资源和可进入电网的流程进行分析的，这是需要太阳能综合分布较为广泛的区域分布式光伏并网发电体系过程中，参照光伏并网体系的评估规模，调整建筑结构，参照屋顶光伏体系结构流程调整可降低建筑造价、光伏发电系统的方式。依据分布式光伏并网的条件，白天搜集太阳能，转换为电能，经过逆变器存储，可以用于地方公用电力网的使用，方便夜间或应急用电的实际使用需求。

光伏并网发电体系需要参照系统功能和规模标准.一种是不含电池的，不可调节光伏的发电存储体系 ；另一种是包含蓄电池可调节的，可存储的光伏并网发电体系。依据光伏并网发电体系的结构优势，参照驱动电站容量比，逐步转向规模化发展，重视结构特性水平的评估，拓展现有的发展类型，更好地实现光伏发电配电规模化建设。

1.2原理

光伏并网发电系统的供电过程主要应用原理是光生伏特效应，即半导体在受到光照射时产生电动势，实现太阳能到电能的转变。通常情况下，光伏并网发电系统中需要包括光伏电池板、超级电容适配器以及主开关、蓄电池组、核心逆变器和充电器等多方面设备。光伏电池板与充电器相连接充电器需要具有 MPPT 功能，以为蓄电池组充电。蓄电池组一面与超级电容适配器相连接，实现对电容的优化调控：一面又与核心逆变器相连接，为电力能源进入到电网中提供保证。主开关能够实现对核心逆变器的控制，并连接电网与交流负载。

2 光伏发电并网对电网运行的影响

由于太阳能光伏发电属于能量密度低、稳定性不高，调节能力差的能源，发电量受天气及地域的影响较大，并网发电后会对电网安全，稳定，经济运行以及电网的供电质量造成一定影响。

2.1对电网频率的影响

当光伏并网发电系统的发电容量占电网内总发电量比例逐步增大后，由于其发电具有一定的随机性，因而可能导致电网内的频率时常出现波动。

2.2对电网电压及其稳定性的影响

光伏并网发电系统对配电网和高压输电网的电压质量及其控制均有一定的影响。光伏并网发电系统受日光照射的影响较大，发电出力时常变化，见图 1、图2对比所示，光伏发电的瞬间出力受天气影响变化很大，发电功率瞬间变化有可能超过 50%以上。如果光伏系统容量所占比例较大，线路上的负荷潮流也极易受波动，加大了电网正常运行时的电压调整难度，甚至引起电压稳定性问题.

2.3 孤岛效应问题

孤岛效应是光伏并网发电系统在并入电网后极易发生的一种现象，当电网系统发生故障时，光伏并网发电系统仍继续向电网供电，使得电力系统自身无法掌握，这种效应称之为孤岛效应。孤岛效应会对用户、配电网等造成严重的损害，包括对人身安全的危害、用电设备的危害、重新并网相位不同步等。

3光伏并网发电系统对电网影响的对策

光伏并网发电系统对电网运行质量的影响是不容忽略的，为了实现光伏电能的充分利用，使得整个电力系统更加稳定、高效，就需要采取措施，提高并网性能，保证电能质量。

3.1加强仿真实验研究

要基于目前典型的实际案例，对光伏发电系统进行研究实验和验证环境，利用先进的仿真技术，结合光伏发电系统特点，搭建仿真实验环境，进行建模研究、仿真对比，在设计阶段进行优化。另外，要加强光伏并网发电系统与电网互相作用的机理研究，两者之间复杂的相互作用对并网的稳定性有着特别的影响，要揭示出两者作用的本质，发展理论。在此基础上，大力发展和应用关键技术和创新技术，开发光伏并网发电系统的电网运行控制理论技术和装备。

3.2完善孤岛检测技术

孤岛检测技术是防止孤岛现象发生的关键技术，防止系统处于孤岛运行状态而对电网和用户造成严重危害，维护系统的稳定和人员的人身安全。目前通用的孤岛检测技术分为主动式和被动式两种，主动式监测是通过控制逆变器主动制造正常监测不到的扰动，当发生故障时，扰动快速增加并被检测出来：而被动式监测技术是监测逆变器电压、相位、频率在故障时的波动从而监测孤岛效应。

3.3 计量设置原则

分布式光伏发电电能计量要求设置两套电能计量装置，实现光伏发电发电量上网电量和下网电量分别计量。其中，一套电能表需支持正反向计量功能、分时计量功能和整点电量冻结功能，具备电流、电压、功率、功率因数测量及显示功能。10kV 接入类用户选择高压计量方式，应在电力设施的产权分界处及光伏发电电源接入点分别设置 10kV 电能计量装置一套，配置三相多功能电能表及负荷管理终端。0.38kV 接入类用户选择低压计量方式，应在电力设施的产权分界处及光伏发电电源接入点分别设置三相 380/220V 电能计量装置一套，配置三相多功能电能表及 II 型集中抄表集中器。若产权分界处不具备安装条件，可安装在其他易于抄表的合适位置。

3.2 电能质量要求

通过 10(20) kV 电压等级并网的分布式光伏发电系统，应在并网点处安装电能质量监测终端装置。分布式光伏发电系统接入电网后，并网点的电压在 90%110%标称电压之间时，分布式光伏发电系统应能正常运行，所接入公共连接点的电压偏差应符合国家相关规定，10 (20) kV 及以下三相供电电压偏差为标称电压的7%。当分布式光伏发电系统并网点频率应在 49.5Hz～50.2H 范围之内时分布式光伏发电系统应能正常运行。当分布式光伏发电系统并网点频率在47.5Hz～49.5Hz 范围之内时，频率每次低于 49.5HZ，分布式光伏发电系统应能至少运行 10min。光伏发电系统所接入的公共连接点在电网正常运行时，负序电压不平衡度不超过 2%，短时不得超过 4%；光伏发电引起该点负序电压不平衡度允许值一般为 1.3%，短时不超过 2.6%，根据连接点的负荷状况以及邻近发电机、继电保护和自动装置安全运行要求，该允许值可作适当变动。光伏发电系统向公共连接点注入的直流电流分量不应超过其交流额定值的 0.5%。

4 结束语

光伏并网发电系统，具有传统系统不具备的优势即采用太阳能作为主要发电能源，实现新能源发电。但该系统的运用，同样存在一定的问题，主要体现为对电网各方面的不良影响。可以说，光伏并网发电系统应用范围的扩大，还面临着一定的阻碍，解决上述问题，是电力领域未来发展的关键

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