光伏發(fā)電并網(wǎng)對電網(wǎng)運(yùn)行的影響及解決策略

邱亞運(yùn) 張啟超

摘 要：當(dāng)前我國電力事業(yè)發(fā)展迅速，隨著光伏發(fā)電并網(wǎng)的融入，我國電力服務(wù)水平不斷提高，在我國電力新能源技術(shù)推廣創(chuàng)新的各方面都發(fā)揮了重要影響。對此文章對光伏發(fā)電并網(wǎng)對電網(wǎng)運(yùn)行的影響進(jìn)行分析，并結(jié)合實(shí)際運(yùn)行情況探討提高光伏發(fā)電并網(wǎng)下電網(wǎng)運(yùn)行的改善措施。

關(guān)鍵詞：光伏發(fā)電;并網(wǎng);電網(wǎng)運(yùn)行;影響;解決策略

1? 引言

光伏技術(shù)在我國新能源行業(yè)發(fā)展中發(fā)揮著非常重要的作用，因?yàn)樗b機(jī)規(guī)模小、占地面積小，能夠采取靈活形式進(jìn)行儲能及供能，非常適合我國一些偏遠(yuǎn)村落、海島等國家電網(wǎng)建設(shè)沒有達(dá)到的區(qū)域進(jìn)行電能供應(yīng)與生產(chǎn)。而在光伏供能的技術(shù)體系中儲能技術(shù)占據(jù)非常重要的地位。為了保證光伏技術(shù)及其儲能、并網(wǎng)系統(tǒng)的運(yùn)行效果，在其布置中要做好前期設(shè)計(jì)，保證光伏及其儲能系統(tǒng)的運(yùn)行效率，為其能夠有效并網(wǎng)供能、儲能提供基礎(chǔ)條件。

2? 光伏發(fā)電并網(wǎng)對電網(wǎng)的影響

2.1孤島效應(yīng)問題

在光伏發(fā)電并網(wǎng)中還會出現(xiàn)孤島效應(yīng)，一般常出現(xiàn)在公共網(wǎng)絡(luò)并網(wǎng)中，在電網(wǎng)運(yùn)行中，一旦公共網(wǎng)絡(luò)故障，就無法提供正常的供電需求，但是光伏發(fā)電依然能夠正常供電，在這個(gè)故障發(fā)生時(shí)，如果沒有及時(shí)得到檢查和維修，光伏發(fā)電就會產(chǎn)生無法及時(shí)進(jìn)行電能供應(yīng)問題，從而引發(fā)孤島效應(yīng)。此外，如果維修人員直接進(jìn)行故障檢修，又很容易引發(fā)安全事故，不及時(shí)維修又會出現(xiàn)供電不足，影響正常用電。

2.2對電網(wǎng)頻率的影響

傳統(tǒng)電力系統(tǒng)運(yùn)行過程中出現(xiàn)頻率異常的概率是很少的，根據(jù)相關(guān)并網(wǎng)光伏頻率變化數(shù)據(jù)可以知道，即使光伏發(fā)電站容量較小時(shí)，也可以允許多臺機(jī)組投切，而不會出現(xiàn)電網(wǎng)頻率受限的情況。而在新能源發(fā)電站的發(fā)電容量占電網(wǎng)內(nèi)總量比例逐漸增大時(shí)，由于新能源發(fā)電機(jī)出力的隨機(jī)性，就可能導(dǎo)致整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)頻率出現(xiàn)波動(dòng)，由此對用電用戶或整個(gè)電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行產(chǎn)生不良的影響。根據(jù)相關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)并建立風(fēng)電功率波動(dòng)對電力系統(tǒng)頻率的評估模型后，我們可以得出0.01～1.0Hz的功率波動(dòng)對整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)的影響最大。

2.3諧波問題

新能源發(fā)電站的運(yùn)行會受到自身和外界的影響，易出現(xiàn)電壓電流諧波，影響電網(wǎng)的電能質(zhì)量。由并網(wǎng)光伏發(fā)電特性可知，光照強(qiáng)度、陰影變化、浮云陰影問題都會導(dǎo)致發(fā)電功率的變化，會出現(xiàn)諧波污染和電壓波動(dòng)的問題。此外，在新能源發(fā)電過程中，由于發(fā)電機(jī)組自身的原因也會產(chǎn)生一定的諧波畸變。為了實(shí)現(xiàn)直流電到交流電的轉(zhuǎn)換，光伏發(fā)電系統(tǒng)中會大量使用電子換流器，但這樣會產(chǎn)生電流諧波畸變。這些諧波電流的波形不穩(wěn)定，電抗器和電容器本身的諧振規(guī)律會加重其畸變的程度。以上這些原因?qū)е碌闹C波電流電壓畸變，給電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來了隱患。

2.4電網(wǎng)運(yùn)行控制問題

光伏發(fā)電系統(tǒng)有集中式并網(wǎng)和分散式并網(wǎng)方式，集中式并網(wǎng)就是指將光伏發(fā)電所產(chǎn)生的電能直接輸送到電網(wǎng)，供電網(wǎng)調(diào)度使用，這種并網(wǎng)方式主要適應(yīng)于大型光伏電站并網(wǎng)，如大面積的公路光伏發(fā)電裝置就是運(yùn)用這種方式并網(wǎng);分散式并網(wǎng)是指所發(fā)出的電能不直接供

往電網(wǎng)，產(chǎn)生的電能存在某一負(fù)載中，電網(wǎng)需要的時(shí)候再調(diào)度使用，通常用于城區(qū)內(nèi)、特別是于建筑結(jié)合的光伏系統(tǒng)，比如裝置于屋頂上的光伏發(fā)電裝置。再者光伏發(fā)電主要是利用太陽光進(jìn)行發(fā)電，因而受天氣影響較大，發(fā)電量存在不穩(wěn)定性。光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)形式的不同和發(fā)電量的不穩(wěn)定造成光伏發(fā)電裝置所發(fā)的電量并入電網(wǎng)后電網(wǎng)中電源點(diǎn)數(shù)的增加，并且這些點(diǎn)數(shù)的分布和數(shù)量沒有任何規(guī)律可循，所以對電源的控制和電網(wǎng)的運(yùn)行都增加了一定的難度。

3? 優(yōu)化電網(wǎng)質(zhì)量和穩(wěn)定的措施

3.1提高電能質(zhì)量

供電單位要想提高電能的質(zhì)量，必須要提高電能的監(jiān)管工作。相關(guān)人員可以在并網(wǎng)之前，對每一個(gè)光伏電源的接入點(diǎn)都進(jìn)行電能質(zhì)量的綜合性管理。通過對接入點(diǎn)都進(jìn)行電能質(zhì)量的綜合性管理實(shí)現(xiàn)電能質(zhì)量的檢測。在檢測的過程中，如果發(fā)現(xiàn)諧波或者是電壓波動(dòng)，相關(guān)的技術(shù)人員可以迅速采取措施，從而加強(qiáng)對電能質(zhì)量的控制。

3.2減少并網(wǎng)過程中出現(xiàn)的波動(dòng)性問題

對于新能源發(fā)電出現(xiàn)的波動(dòng)性和不確定性是由于環(huán)境的不穩(wěn)定產(chǎn)生的，不能避免環(huán)境所帶來的影響，但是可以在環(huán)境變化之前做好預(yù)防準(zhǔn)備，對設(shè)備的控制力度加強(qiáng)，在產(chǎn)生的電能并網(wǎng)前先進(jìn)行降壓，把電壓降到穩(wěn)定值之后再與接入傳統(tǒng)的電網(wǎng)，減小了對傳統(tǒng)的電網(wǎng)的沖擊。

3.3諧波問題的處理

諧波對于電網(wǎng)系統(tǒng)的損害較大，也是較為常見的影響之一，在很多電子設(shè)備中都會發(fā)生諧波現(xiàn)象，無論是新能源發(fā)電的相關(guān)設(shè)備，還是在線路或者電容器中都可能存在諧波情況。但是諧波問題基本都屬于可控范圍，能夠通過相關(guān)的措施加以避免和防范，比如在風(fēng)電場的系統(tǒng)內(nèi)，為了消除諧波問題，就需要集中連接各種風(fēng)電機(jī)設(shè)備，并且安裝適宜的諧波過濾設(shè)施，全面控制電網(wǎng)系統(tǒng)中的諧波情況，在必要的時(shí)候，也需要利用到無功補(bǔ)償設(shè)施。

3.4建立健全光伏并網(wǎng)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)以及規(guī)范

正式并網(wǎng)前，審查相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，一般可接入光伏發(fā)電生產(chǎn)系統(tǒng)。歐洲內(nèi)外的學(xué)校都找到了很多抑制和諧的方法，增加了諧波補(bǔ)償器、無源固定頻率濾波器、有源濾波器、混合濾波器等，定期檢查和維護(hù)光伏發(fā)電系統(tǒng)，確保生產(chǎn)出高質(zhì)量的光伏能源。根據(jù)《配電網(wǎng)分布式電源接入設(shè)計(jì)規(guī)范》，分布式電源（10kV 接入）應(yīng)具有在線電能質(zhì)量控制功能，能監(jiān)測三級不平衡流，送至配電網(wǎng)滿足以下指標(biāo)：電壓波動(dòng)：輸出為正弦波，電壓波形失真度不大于5%;電壓值：電流值偏差小于標(biāo)稱電壓的 7%;頻率：輸出電壓頻率為 501770.5hz;諧波：分布式電源接入配電網(wǎng)后，公共連接點(diǎn)的諧波電壓滿足 GB/t549dc 組件的要求：提供公用并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的直流組件不得超過其交流標(biāo)稱值的 0.5%。

3.5加強(qiáng)設(shè)備檢修及方式管理

在涉及分布式光伏電源的停送電操作和檢修工作中，調(diào)度部門必須更加嚴(yán)格執(zhí)行“兩票三制”，確保安全措施落實(shí)到位。作業(yè)前核實(shí)作業(yè)范圍內(nèi)是否有分布式光伏電源，是否已落實(shí)有關(guān)停電措施，驗(yàn)明作業(yè)地點(diǎn)是否有電并核對狀態(tài)，采取相應(yīng)的安全措施。由分布式光伏電源供電的設(shè)備，在檢修安排、安全措施布置和倒閘操作中應(yīng)按帶電設(shè)備處理。

3.6對新型光伏配電系統(tǒng)進(jìn)行合理規(guī)劃

隨著我國技術(shù)的不斷發(fā)展，光伏發(fā)電系統(tǒng)所展示出的功能日益完善，要對新型光伏配電系統(tǒng)進(jìn)行合理的規(guī)劃，這樣才能更好地滿足人們的用電需求。要正確運(yùn)用相應(yīng)的理論成果開展規(guī)劃和研究，在加強(qiáng)微網(wǎng)規(guī)劃的同時(shí)，還要實(shí)現(xiàn)對電源配電網(wǎng)的規(guī)劃，并利用其成熟的理論成果實(shí)現(xiàn)對新型光伏配電系統(tǒng)的規(guī)劃。由于光伏發(fā)電并網(wǎng)有其自身的特點(diǎn)，需要正確設(shè)置光伏發(fā)電的電源，合理選擇位置和電源的容量，并在進(jìn)行光伏發(fā)電的過程中采取有效的控制方法，對其并網(wǎng)型適合接入點(diǎn)開展系統(tǒng)的研究。要將光伏發(fā)電與傳統(tǒng)的發(fā)電形式進(jìn)行對比，找出目前存在的問題并加以改進(jìn)，在保證穩(wěn)定、安全供電的同時(shí)，還要合理降低成本，融入環(huán)保理念，達(dá)到節(jié)能降耗的效果。

4? 結(jié)論

綜上所述，雖然光伏發(fā)電并網(wǎng)對電網(wǎng)運(yùn)行存在一定的消極影響，但是電力企業(yè)可以根據(jù)現(xiàn)階段我國電網(wǎng)的發(fā)展技術(shù)，不斷培養(yǎng)專業(yè)人才，投入相關(guān)設(shè)備，及時(shí)發(fā)現(xiàn)電網(wǎng)事故并立刻進(jìn)行解決。在維修工程中，電力人員尋找電網(wǎng)系統(tǒng)故障發(fā)生的具體原因，總結(jié)維修過程和故障經(jīng)驗(yàn)，從而確保電網(wǎng)正常運(yùn)行。

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