光伏發(fā)電系統(tǒng)對電力調(diào)控的影響

郭文雙 馬華

摘要：隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，能源與資源的消耗對環(huán)境的影響日益嚴(yán)重，光伏發(fā)電作為清潔能源其開發(fā)利用顯得日益重要。光伏發(fā)電系統(tǒng)具有資源普遍、無污染，設(shè)備可靠，維護(hù)簡單并受地域條件限制小的特點(diǎn)。并且，我國太陽能資源十分的豐富，排除西南以及黑龍江邊境地區(qū)外均為高太陽能資源區(qū)，這對發(fā)展光伏發(fā)電系統(tǒng)十分有力。同時(shí)，光伏發(fā)電也存在著諸多問題，如功率輸出不穩(wěn)定，可調(diào)度性差，并具有間歇性發(fā)電和隨機(jī)波動性變化的特點(diǎn)。這些都對電力調(diào)控造成一定影響，對電力調(diào)控工作的管理與操作提出了一定的挑戰(zhàn)。

關(guān)鍵詞：光伏發(fā)電;電能質(zhì)量;電力調(diào)控;電網(wǎng)安全

一、光伏發(fā)電對電力調(diào)控的影響

光伏發(fā)電為可再生的清潔能源，是未來新能源發(fā)展的重要趨勢，但其與傳統(tǒng)化石能源有著很大不同，比如發(fā)電的間歇不穩(wěn)定性、波動性，晝夜功率輸出的不可調(diào)整性等，均使之在與大電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行后影響大電網(wǎng)本身的穩(wěn)定性與供需平衡，這就對電力的調(diào)控工作造成了傳統(tǒng)能源未產(chǎn)生過的影響。

1.1系統(tǒng)電能質(zhì)量方面

電網(wǎng)的電能質(zhì)量主要體現(xiàn)在電壓、頻率以及波形。而光伏發(fā)電系統(tǒng)其自身的工作原理決定了其此方面的缺陷性。當(dāng)并網(wǎng)光伏發(fā)電站并網(wǎng)或與系統(tǒng)解列時(shí)，其有功與無功功率的變化均會對電網(wǎng)造成沖擊。同時(shí)其內(nèi)部光伏發(fā)電組件的啟停也會造成輸出的改變，從而影響電網(wǎng)的電能質(zhì)量。而且在光伏發(fā)電產(chǎn)生的直流電源逆變成并網(wǎng)所需的交流電的過程中，將會產(chǎn)生大量的諧波污染。

隨著光伏發(fā)電在系統(tǒng)中所占比例的提高，其自身發(fā)電所具備的隨機(jī)性與不穩(wěn)定性導(dǎo)致電網(wǎng)內(nèi)的頻率出現(xiàn)經(jīng)常性的波動。并且此時(shí)光伏發(fā)電產(chǎn)生的諧波經(jīng)過能量的疊加，有可能超出系統(tǒng)可承受的范圍。而且，系統(tǒng)中多個(gè)諧波源互相的影響還可能造成諧振，進(jìn)一步危害大電網(wǎng)的安全運(yùn)行。

1.2發(fā)電計(jì)劃方面

我國電網(wǎng)長期以來均以火電發(fā)電為主，其功率的輸出具有良好的穩(wěn)定性與可預(yù)測性。但光伏發(fā)電受到季節(jié)、溫濕度、天氣的影響，使其充滿了隨機(jī)性與不可控性，影響了系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，增加了電網(wǎng)發(fā)電計(jì)劃的制定與實(shí)施的難度，并且隨著國家新能源政策的推進(jìn)，光伏發(fā)電所占比例將會進(jìn)一步提高，必將增加供電公司電力調(diào)控的難度。

1.3繼電保護(hù)方面

光伏發(fā)電系統(tǒng)的并網(wǎng)使得電網(wǎng)中的潮流具有了雙向性，并且電網(wǎng)故障時(shí)短路電流的大小、方向以及分布也會因此而有所改變。因此光伏發(fā)電系統(tǒng)與系統(tǒng)變電站均需要裝設(shè)繼電保護(hù)裝置，防止故障后的系統(tǒng)失穩(wěn)與對系統(tǒng)反送電，保護(hù)光伏發(fā)電站本身也保護(hù)系統(tǒng)不受到故障多次沖擊。當(dāng)已并網(wǎng)的光伏發(fā)電系統(tǒng)向大電網(wǎng)輸入功率時(shí)，會使原繼電保護(hù)裝置的保護(hù)范圍縮小，從而影響到繼電保護(hù)裝置工作的靈敏性與可靠性。

1.4孤島效應(yīng)

在電力系統(tǒng)中，孤島效應(yīng)是指電路的某個(gè)區(qū)域有電流通路而實(shí)際沒有電流流過的現(xiàn)象。隨著并網(wǎng)光伏電站的增加，孤島效應(yīng)發(fā)生的概率也會隨之增加，其不僅會對光伏發(fā)電站本身的設(shè)備造成損害，也會對大電網(wǎng)本身的設(shè)備造成損害進(jìn)而擴(kuò)大事故，同時(shí)還會對供電公司的現(xiàn)場檢修人員的人身安全造成威脅。因此電網(wǎng)調(diào)控中心做好相關(guān)工作來保障電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要。當(dāng)孤島電網(wǎng)不再因保供電可靠性而存在時(shí)，調(diào)控中心需迅速地檢測出孤島電網(wǎng)并可靠切除。并且當(dāng)其重新與系統(tǒng)并列時(shí)，應(yīng)做好同期檢測并采取一定措施，減少對系統(tǒng)的沖擊。

1.5調(diào)控管理方面

由于光伏發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)營人員不太同于原有的大型國有發(fā)電企業(yè)，其自身的需求具有一定的靈活性，并會因此出現(xiàn)根據(jù)其自身需求并、解列機(jī)組的情況。同時(shí)由于其自身發(fā)電原理的所受自然條件的影響，使其充滿了隨機(jī)性與不可控性，都使得配電網(wǎng)側(cè)的能力管理增加了新的問題，也加大了調(diào)控中心調(diào)控力度的實(shí)施難度，并且隨著大型并網(wǎng)光伏發(fā)電站的增多，其直接接入的電壓等級也在提高，電網(wǎng)調(diào)控的管理也產(chǎn)生了新時(shí)期的挑戰(zhàn)。

二、對于光伏發(fā)電未來發(fā)展的預(yù)估和相關(guān)建議

供電公司是服務(wù)型企業(yè)，負(fù)責(zé)提供充足穩(wěn)定電力服務(wù)，作為供電者有責(zé)任也有義務(wù)保障電網(wǎng)運(yùn)行的安全與穩(wěn)定，保護(hù)新能源的健康發(fā)展與使用。

光伏發(fā)電作為我國在未來主力推廣的發(fā)電方式，盡管還存在一定的問題，但也具備很強(qiáng)的發(fā)展空間。保障光伏發(fā)電站與電網(wǎng)的安全運(yùn)行，解決因?yàn)楣夥l(fā)電帶給調(diào)控中心調(diào)控電力時(shí)的問題，是電力行業(yè)在未來應(yīng)著重考慮的問題。

2.1電網(wǎng)結(jié)構(gòu)上的技術(shù)增強(qiáng)和優(yōu)化

光伏發(fā)電的優(yōu)勢在于其作為清潔能源的獨(dú)特性，而缺點(diǎn)則是受環(huán)境、天氣等因素影響而帶來的巨大的不穩(wěn)定性與不確定性。要解決這一問題，電網(wǎng)機(jī)構(gòu)的科學(xué)合理與否很關(guān)鍵。電網(wǎng)結(jié)構(gòu)是否符合當(dāng)前能源發(fā)展的需要決定了光伏能源與電網(wǎng)之間的兼容狀況，因?yàn)樵谀茉醇夹g(shù)中，電網(wǎng)是其介入的基礎(chǔ)，電網(wǎng)的堅(jiān)強(qiáng)程度會和能源技術(shù)的介入狀況產(chǎn)生最直接的關(guān)聯(lián)。所以加強(qiáng)電力調(diào)控很重要的一個(gè)因素便是本地光伏發(fā)電的規(guī)模與分布情況的掌握，如果調(diào)控部門能夠合理的調(diào)整電網(wǎng)運(yùn)行方式，讓繼電保護(hù)可以展開合適的配合，那么對于電網(wǎng)運(yùn)行就能起到一定程度的改進(jìn)作用，從而在運(yùn)行上讓光伏發(fā)電系統(tǒng)產(chǎn)生更好的供電能力，讓電力企業(yè)做好更好的供電服務(wù)。

相關(guān)行業(yè)還應(yīng)積極對直流輸電和柔性交流輸電技術(shù)進(jìn)行研究，提升相應(yīng)的供電效率，加強(qiáng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的短路功率與動態(tài)穩(wěn)定，針對這些方面不斷優(yōu)化能源存儲技術(shù)，在光伏發(fā)電的發(fā)展之路更加健康安全的同時(shí)，也讓電網(wǎng)本身的運(yùn)行能夠趨于平穩(wěn)。

2.2強(qiáng)化調(diào)控制度

光伏電網(wǎng)中存在很大的不可控性，在調(diào)控難度上要比普通的火電或水電高許多，因此在具體供電工作中，加強(qiáng)調(diào)控規(guī)劃和人員安排，增強(qiáng)調(diào)控制度，可以增強(qiáng)光伏發(fā)電的管理力度。同時(shí)建立起對應(yīng)的維修系統(tǒng)，制定和光伏發(fā)電系統(tǒng)的工作原理相關(guān)的維修、維護(hù)措施，也能讓檢修人員有效應(yīng)對諸如孤島效應(yīng)等在光伏發(fā)電中較為常見的問題，保障供電的穩(wěn)定。

2.3增強(qiáng)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)分布和調(diào)研

科學(xué)規(guī)劃應(yīng)是在光伏發(fā)電被大力推行和發(fā)展的同時(shí)并行做好的工作之一，光伏發(fā)電系統(tǒng)因?yàn)樽陨碓蛟陔娔苜|(zhì)量方面有很大的負(fù)面影響。而如果能就電網(wǎng)負(fù)荷、容量及結(jié)構(gòu)部分做好充分調(diào)研，就能在有效提升電能質(zhì)量等方面的可承受范圍，在一定程度上緩解因?yàn)椤跋到y(tǒng)容量過大”等問題帶來的影響。供電公司如能確定科學(xué)化的光伏發(fā)電裝機(jī)容量，做到統(tǒng)一調(diào)度、分級管理，相關(guān)人員嚴(yán)格按照電網(wǎng)調(diào)控原則進(jìn)行系統(tǒng)操作，加強(qiáng)人為可控因素，落實(shí)各級調(diào)度關(guān)系，降低非故障情況下發(fā)生非計(jì)劃性并、解列的行為，那么在很大程度上能夠降低諧波問題，會對光伏變電站的電力調(diào)控產(chǎn)生維穩(wěn)的效用。

三、結(jié)語

隨著光伏發(fā)電技術(shù)的發(fā)展，其對電力調(diào)控的影響將進(jìn)一步加深，如何在新形勢下既保障光伏發(fā)電的發(fā)展又保障電網(wǎng)運(yùn)行的安全與穩(wěn)定將是供電公司調(diào)控部門工作的重中之重。由于光伏發(fā)電自身的不穩(wěn)定與不確定性，傳統(tǒng)的工作方法必將無法滿足新的工作要求。這就要求不斷結(jié)合情況發(fā)展制定可行的辦法，調(diào)整電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、繼電保護(hù)配置與管理手段，做好精心調(diào)控，科學(xué)規(guī)劃，促進(jìn)光伏發(fā)電新能源技術(shù)的發(fā)展。

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