光伏发电及光伏并网发电系统对电网的影响

光伏发电及光伏并网发电系统对电网的影响

张强

湛江市赛能电力科技有限公司，524000

摘要：在改革开放和社会主义现代化建设的新时代，我国在科学技术特别是光伏并网发电系统方面取得了重大成就和进步，社会不断进步，经济不断发展，应该积极应用其对电网的积极影响，改善其不利影响，为我国电力发展和人民生产生活水平的提高奠定坚实的基础，基于此，本文分析了光伏发电在并网方面的优势，以及光伏发电和光伏发电并网系统对电网的影响和措施。

关键词：光伏并网发电系统；对电网的影响；措施；

1.光伏并网发电系统相关概述

1.1光伏并网发电系统概述

光伏并网系统由光伏阵列、控制器、并网逆变器等构成，将光伏组件发出的直流电经过并网逆变器转换成符合电网要求的交流电后，直接并入公共电网的一种发电系统。

光伏并网发电系统属于光伏发电系统的一个项目，通过逆变器接入到电网内，共同供应社会用电，并网光伏发电系统中的光伏电池阵列，用于收集太阳能，其可架设在高层建筑的顶部，为光伏发电系统提供充足的能源。DC/DC作为一种功率追踪装置，促使光伏并网发电系统内的功率能够保持在最佳状态，有蓄电池环节的系统，使光伏并网发电系统具有可调度的特点，完成电能储藏，同时也增加了DC/AC的工作负担，DC/AC是指光伏发电系统与电网系统相连接所用的逆变器，光伏发电系统可以稳定地连接到电网系统内。大量分布式发电系统接入到电网内，加快了电网智能化的建设进程，尤其是光伏并网发电系统的设计，拓宽了社会对太阳能资源的使用范围，缓解了传统电力的供应压力。

1.2组成

（1）太阳能电池组件

普通太阳能只能产生轻微的电压，难以满足实际生活需求，因此，为了通过导体满足实际生活的电压需求，逐渐将一定数量的太阳能电池连接起来，例如，能够产生30伏电压的组件相继连接起来，60个节点将一起工作，可为日常生活提供必要的电压，该组件具有防腐、防风、防雨等性能，如果单个部件不能满足实际电压值，也可以在一定数量的组件的正方形栅格中工作，以满足电压和电流的要求。

（2）逆变器

将直流电转变为交流电的电子装置是逆变器，太阳能电流是用直流电产生的，在日常生活中需要交流电，因此，逆变器必须将直流电转换为交流电，符合当前网络和负载，逆变器主要以两种方式工作，即使用一种以上类型的传感器，独立或平行取决于光电站的运行状况，多个自备电源不需要与所谓的自备逆变器网络的反馈。

1.3光伏并网发电系统的分类

（1）独立光伏发电

独立光伏发电也叫离网光伏发电，主要由太阳能电池组件、控制器和蓄电池组成，若要给交流负载供电，还需要配置交流逆变器，独立光伏发电站主要为边远山区的农村供电、太阳能户用电源系统，通信信号电源、阴极保护、太阳能路灯等各种带有蓄电池的可以独立运行的光伏发电系统。

（2）并网光伏发电

并网光伏发电是将太阳能组件所生成的直流电能经并网逆变器转换成符合市电电网要求的交流电之后直接接入公共电网。并网光伏发电又可分为带蓄电池与不带蓄电池两种并网方式。

带有蓄电池的并网发电系统具有可调度性，可以根据需要并入或退出电网，还具有备用电源的功能，在电网因故障停电时可紧急供电。带有蓄电池的光伏并网发电系统常常安装在居民建筑；不带蓄电池的并网发电系统不具有可调度性和备用电源等功能，通常都是安装在大型系统上。

并网光伏发电有集中式大型并网光伏电站一般都是国家级电站，主要特点是将所发电能直接输送到电网，由电网统一调配向用户供电，但是，此类电站由于其投资大、工期长、占地面积大，暂时还没有应用广泛；分散式小型并网光伏，尤其是光伏建筑一体化，因其投资少、建设速度快、占地面积小、政策扶持力度大等优势，已成为目前并网光伏发电发展的主流。

（3）分布式光伏发电

分布式光伏发电，又称分散式发电或分布式供能，即通过在用户所在地或邻近区域配置一套小型光伏发电供电系统，以满足特定用户的需求，支持现存配电网的经济运行，或者同时满足这两个方面的要求。

该系统主要由光伏电池组件，光伏方阵支架，直流汇流箱，直流配电柜，并网逆变器，交流配电柜等组成，另外，还设有供电系统监控设备及环境监测设备，其工作原理是利用太阳能电池板在太阳光照射下，将太阳能转换成输出电，经过直流汇流箱集中送入直流配电柜，由并网逆变器逆变成交流电供给建筑自身负载，多余或不足的电力通过联接电网来调节。

1.4光伏并网中发电的优势

太阳能光伏并网发电系统主要将太阳能直接转化为电能，不需要通过蓄电池储能，相反，它通过逆变器将直流电直接转换为交流电，并将其输送到电网，在并网发电系统中，主要反映了我国太阳能的发展方向，与太阳能离网发电系统相比，它具有以下优点：

在光伏并网发电系统中，由于光伏组件在实际安装中需要大量的基底建设，可以发电体系直接建设到荒漠中，这不仅实际减少了土地使用面积，也相对减少了地面的蒸发，如果能在光伏板下面种植耐寒喜荫、净化空气的植物，可以在很大程度上对当地的水土起到一定的保护。

在进行并网之后的发电反馈到电网上，可以大力依靠电网对电能进行消纳，是不需要通过蓄电池就能够节约下来的光伏建设，同时也在一定程度上降低了成本，也可以减少蓄电池对环境的污染。

接入电网时，除了利用大型光伏系统外，还可以利用分布式建设，使其在进出电网时更加灵活，还可以在一定程度上增强抵御自然环境的能力，并且在不同程度上改善电力系统在负荷上的平衡。

2.光伏并网发电系统对电网的影响分析

光伏并网发电系统在发展的过程中，对电网产生了许多不利影响，阻碍了电网的安全稳定运行，因此，从这个角度出发，要积极分析和研究其光伏并网发电系统运行的影响因素，具体来说，主要包括以下几个方面。

2.1对继电保护的影响

在光电系统运行过程中，由于其位于电能传输的末端，相应的电压水平非常低，而配电网目前大多具有放射性，因此很少导致电流传输，这使得大多数继电器在网络中长期不敏感。随着现代科学技术的发展，大量的分布式电力系统投入使用，这使得分销线的趋势显示双向运动的可能性，就目前电力系统的发展而言，新的分布式电力系统将不会对现有的继电保护系统产生重大影响，如果它不与原始继电保护协调并建立相互可接受的联系，则会导致发生故障时在光电网络分支中安装继电器方面出现错误。

2.2对供电可靠性的影响

当使用连接到电网的光伏系统时，这些系统可能会对电网产生影响，尤其是对网络末端的系统，这对其可靠性构成了一些障碍，例如，在光伏网络中出现交流停电和低太阳辐射强度的情况下，其后果是最重要的能量转移无法有效满足需求。此外，光电系统的可靠性受到安装位置、连接方式和安装功率等因素的严重影响。

2.3调峰能力的影响

从调峰能力来看，在其光伏并网发电系统的有效应用中，为了更好地配合系统内部运行的有效性，在实际设备调试过程中，应对其他电源的输出点进行相应的调整，而由于光伏太阳能发电的不确定性很强，在实践中启动相关系统时，需要根据实际情况进行进一步调整，这从根本上影响了其调峰能力。

2.4光照条件的影响

在分析光伏并网发电系统特性的过程中，光伏并网发电在运行过程中具有较强的间歇性和随机性，根据天气变化，太阳光具有较强的随机性，这对其发电的稳定性有很大影响，发电站的输出功率不稳定，也会对整个系统的电压稳定性产生不利影响。

2.5对电网运行经济的影响

电网企业承担与分布式光伏并网相关的接入系统建设和公共电网改造的费用，而且分布式光伏发电自发自用部分将在一定程度上影响电网公司的售电量，例如某特大型供电企业一个月因光伏发电累计电量收益减少超3亿元。此外，光伏并网发电系统的接入可能会导致配电网中的某些设备闲置或备用，部分配电变压器和电缆线路可能因负荷小而轻载，导致电网运营成本增加，电网效率降低。

3.应对措施

3.1明确接入系统原则

接入电网电压应根据接入电网的要求和光伏发电系统装机容量，经过技术经济比较后确定，同时应结合当前电网考虑，容量设置按“就地消纳，自发自用，余电上网”的原则考虑，当单点接入容量≤1000kW时，建议采用0.38kV接入；当单点接入容量≥1000kW时，应采用10kV接入；接入单回10kV专用馈线的光伏发电总容量不应超过8000kW；接入单回 10kV 公用馈线的光伏发电总容量不得超过线路输电容量的25%，10kV 馈线支干线的载流量应经计算论证是否满足接入的要求。

3.2继电保护要求

通过10（20）kV 电压等级并网的分布式光伏发电系统，并网点处开关应配置 10kV（20）kV 线路保护测控一体化装置；保护装置应具有电流速断保护、过电流保护、零序过流保护，低周减载、高周解列和低压解列等功能，有特殊要求时，可以使用光纤电流差动保护；通过 0.38/0.22kV 电压等级并网的分布式光伏发电系统，并网点处开关应配置速断、过流、低压保护等功能。分布式光伏发电系统的逆变器保护控制单元应具有快速监测孤岛并立即断开与电网连接的能力，防孤岛保护整定时间不应超过2秒，防孤岛保护应与并网侧线路保护相协调。

结束语

光伏发电是一项新能源技术，因其独特的优势而受到国际广泛关注，利用可再生能源的有效途径是通过光伏发电技术，这是对电网的关键补充，因此，光伏发电在中国得到了蓬勃发展，然而，由于光伏发电本身的特点，当其接入电网时，将对常规电网的运营规划和管理产生很大影响，在此基础上，要积极运用其对电网的积极影响，改善其不利影响，为我国电力事业的发展和人民生产生活水平的提高奠定坚实基础。

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