光伏并網(wǎng)調(diào)度端技術(shù)和運行管理問題探究

毛祁平+李碩

摘要：云南能投新能源投資開發(fā)有限公司，有效地結(jié)合了貧困地區(qū)脫貧的政策，利用光伏發(fā)電進行精準扶貧。該企業(yè)根據(jù)國家相關政策，在荒山荒坡等未利用地建設光伏電站，充分利用陽光清潔能源，進行光伏發(fā)電，不僅有效地保護生態(tài)環(huán)境，還為企業(yè)創(chuàng)造了經(jīng)濟收益。本文通過簡要地介紹了光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)，闡述了光伏并網(wǎng)調(diào)度端技術(shù)和運行管理問題，解決了這些問題，能夠為未來光伏發(fā)電并網(wǎng)的安全穩(wěn)定性運行提供有利的保障。

關鍵詞：光伏并網(wǎng)；調(diào)度管理；運行管理；

1前言

隨著傳統(tǒng)化石能源的逐漸枯竭和污染問題的急劇上升，綠色可再生能源得到迅猛的發(fā)展。具備多種優(yōu)點的光伏發(fā)電技術(shù)得到了各國的不斷關注，已經(jīng)成為利用太陽能的主要方式之一。光伏發(fā)電的優(yōu)點主要集中在：第一，它是由太陽能提供能源，能源源源不斷，無枯竭危險；第二，光伏發(fā)電方式安全無噪聲，無污染；第三，其開發(fā)不受地域限制，既可以在建筑物上也可以在荒山野地，還能夠有效地改善區(qū)域內(nèi)貧困現(xiàn)狀；另外，其建設周期短，見效快。開展太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的研究，對于緩解能源和環(huán)境問題，改善能源消耗結(jié)構(gòu)，提高分布式發(fā)電系統(tǒng)性能，在區(qū)域內(nèi)有效地脫貧，具有重大的理論和現(xiàn)實意義。太陽能是人類可利用的最重要、最豐富的可再生能源。它的儲量巨大，便于開采，無污染等優(yōu)點深受社會關注。據(jù)資料可以知道，就我國的太陽能資源分布來看，我國的太陽能資源較好的地區(qū)約占全國總面積的三分之二以上，這種得天獨厚的自然優(yōu)勢為我國的光伏發(fā)電事業(yè)提供了堅強的支撐。

光伏發(fā)電是利用半導體界面的光生伏特效應而將光能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿囊环N技術(shù)。主要由太陽電池板、控制器和逆變器三大部分組成，主要部件由電子元器件構(gòu)成。太陽能電池經(jīng)過串聯(lián)后進行封裝保護可形成大面積的太陽電池組件，再配合上功率控制器等部件就形成了光伏發(fā)電裝置。并網(wǎng)光伏發(fā)電就是太陽能組件產(chǎn)生的直流電經(jīng)過并網(wǎng)逆變器轉(zhuǎn)換成符合市電電網(wǎng)要求的交流電之后直接接入公共電網(wǎng)。可以分為帶蓄電池的和不帶蓄電池的并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)。帶有蓄電池的并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)具有可調(diào)度性，可以根據(jù)需要并入或退出電網(wǎng)，還具有備用電源的功能，當電網(wǎng)因故停電時可緊急供電。帶有蓄電池的光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)常常安裝在居民建筑；不帶蓄電池的并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)不具備可調(diào)度性和備用電源的功能，一般安裝在較大型的系統(tǒng)上。此次云南能投新能源投資開發(fā)有限公司有效地結(jié)合相關政策，利用在云南的部分荒山未開發(fā)的土地上進行光伏電站建設，這不僅提升了光伏發(fā)電的發(fā)展，還有效地實現(xiàn)了精準脫貧目標，此次開發(fā)光伏發(fā)電項目的意義深遠。

2光伏并網(wǎng)的主要接入方式

光伏電站的分類可以分為三類：小型光伏電站：接入電壓等級為0.4kV低壓電網(wǎng)的光伏電站；中型光伏電站：接入電壓等級為10-35kV電網(wǎng)的光伏電站；大型光伏電站一接入電壓等級為66kV及以上電網(wǎng)的光伏電站。據(jù)資料可知目前光伏發(fā)電并網(wǎng)并入配電網(wǎng)的方式有兩種：接入專線用戶電房10（0.4）k V母線，光伏發(fā)電電源通過并網(wǎng)點開關接入到專線用戶電房10（0.4）k V母線上，再通過母線與用戶內(nèi)部負荷連接，另一方面通過用戶進線開關與10 k V專線連接，再通過變電站10 k V出線開關接入變電站10 k V母線，實現(xiàn)并網(wǎng)。另一種方式是接入公用線路用戶電房10（0.4）k V母線，即光伏電源通過并網(wǎng)點開關接入到公用線路用戶電房的10（0.4）k V母線上，通過母線與用戶內(nèi)部負荷連接，另一方面通過用戶進線開關T接至公用10 k V線路的主干線上，實現(xiàn)并網(wǎng)。

3光伏并網(wǎng)調(diào)度端技術(shù)管理

在電能質(zhì)量方面，光伏電站向當?shù)亟涣髫撦d提供電能和向電網(wǎng)發(fā)送電能的質(zhì)量，在諧波、電壓偏差、電壓不平衡度、直流分量、電壓波動和閃變等方面應滿足國家相關標準；

同期并網(wǎng)方面：分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)在逆變器交流輸出端設置同期點，由分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)逆變器自動檢測電網(wǎng)電壓、相位、頻率，待電壓、相位、頻率一致時，再投入并網(wǎng)，保證逆變器并網(wǎng)運行對電網(wǎng)無沖擊、無擾動；

4光伏并網(wǎng)運行管理問題探究

電網(wǎng)異常時的響應特性方面：大型和中型光伏電站應具備一定的耐受電壓異常的能力，避免在電網(wǎng)電壓異常時脫離，引起電網(wǎng)電源的損失。光伏電站并網(wǎng)時應與電網(wǎng)同步運行。小型光伏電站，當并網(wǎng)點頻率超過49.5-50.2Hz范圍時，應在0.25內(nèi)停止向電網(wǎng)線路送電。如果在指定的時間內(nèi)頻率恢復到正常的電網(wǎng)持續(xù)運行狀態(tài)，則無需停止送電。大型和中型光伏電站應具備一定的耐受系統(tǒng)頻率異常的能力，應能夠在一定的電網(wǎng)頻率偏離下運行。

安全與保護方面：光伏電站具備一定的過流能力，在120%倍額定電流以下，光伏電站連續(xù)可靠工作時間不應小于1分鐘；120%-150%額定電流內(nèi)，光伏電站連續(xù)可靠工作時間不小于10秒。當檢測到電網(wǎng)側(cè)發(fā)生短路時，光伏電站向電網(wǎng)輸出的短路電流應不大于額定電流的150%。光伏電站必須具備快速檢測孤島且立即斷開與電網(wǎng)連接的能力，其防孤島保護應與電網(wǎng)側(cè)保護相配合。光伏電站的防孤島保護必須同時具備主動式和被動式兩張，應設置至少各一種主動和被動防孤島保護。主動防孤島保護方式主要有頻率偏離、有功功率變動、無功功率變動、電流脈沖注入引起阻抗變動等；被動防孤島保護方式主要有電壓相位跳動、3次電壓諧波變動、頻率變化率等。系統(tǒng)發(fā)生擾動后，在電網(wǎng)電壓和頻率恢復正常范圍之前光伏電站不允許并網(wǎng)，且在系統(tǒng)電壓頻率恢復正常后，光伏電站需要經(jīng)過一個可調(diào)的延時時間后才能重新并網(wǎng)。在大中型光伏發(fā)電站中應專設大型故障錄波裝置。

調(diào)度自動化和通信方面：大型和中型光伏電站必須具備與電網(wǎng)調(diào)度機構(gòu)之間進行數(shù)據(jù)通信的能力。通信系統(tǒng)滿足繼電保護、安全自動裝置、調(diào)度自動化及調(diào)度電話等業(yè)務對電力通信的要求。在正常運行情況下，光伏電站向電網(wǎng)調(diào)度機構(gòu)提供的信號至少應當包括：光伏電站并網(wǎng)狀態(tài)、輻照度（常規(guī)的監(jiān)控裝置沒有對輻照度信息的采集）；光伏電站有功和無功輸出、發(fā)電量、功率因數(shù)；并網(wǎng)點的電壓和頻率、注入電力系統(tǒng)的電流；變壓器分接頭檔位、主斷路器開關狀態(tài)等。

維護光伏并網(wǎng)系統(tǒng)方面，避免天氣變化或故障等情況時，光伏發(fā)電脫網(wǎng)造成斷面負荷越限事件，在發(fā)生斷面負荷控制時，需去除光伏發(fā)電負荷。另外，在日常的巡視工作過程中，要加強巡視光伏方陣、匯流箱、配電箱等容易出現(xiàn)故障的部位。通過日常的維護工作保證光伏發(fā)電系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性。

5結(jié)論

具備可再生、綠色能源特點的光伏發(fā)電在未來的能源界有著良好的發(fā)展前景。光伏發(fā)電不論是在并網(wǎng)調(diào)度端還是在運行管理上都有許多的技術(shù)問題需要解決，因此研究光伏發(fā)電相關的技術(shù)對于未來光伏發(fā)電的發(fā)展有重要的意義，本文通過簡要地介紹了光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)，闡述了光伏并網(wǎng)調(diào)度端技術(shù)和運行管理問題，希望能對讀者有所幫助。