張琳

前言

近年來，光伏發(fā)電作為可持續(xù)能源替代方式得到迅猛發(fā)展，并得到廣泛應用，但同時也存在一些問題。本文在分析太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)接入電力輸配網(wǎng)問題的基礎上，提出相應對策建議。

一、太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀

當前，現(xiàn)代科技的發(fā)展，為太陽能的大規(guī)模應用提供了全新的可能，我們有理由相信，太陽能開發(fā)利用技術的發(fā)展，對人類未來生活方式將會有著顛覆性的影響。二十世紀五十年代太陽能光伏發(fā)電技術出現(xiàn)之后，得到了世界各國的廣泛重視。而進入二十一世紀之后，隨著全球范圍內的能讓能源供應緊張，太陽能光伏發(fā)電技術更是憑借自身清潔、可再生的特點而在全球范圍內得到了大規(guī)模的應用。當前，太陽能光伏發(fā)電以大型光伏并網(wǎng)電站為主流發(fā)展方向，當前其主要的應用形式包括：邊遠無電農(nóng)牧區(qū)的獨立發(fā)電系統(tǒng)、通信和工業(yè)應用、太陽能應用產(chǎn)品、與建筑結合的并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)以及大型并網(wǎng)電站。

二、光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)對電力輸配電網(wǎng)的影響

包括天氣在內的諸多因素對于光伏發(fā)電系統(tǒng)都有著客觀的影響，導致發(fā)電量具有明顯的隨機性強、穩(wěn)定性差的特征。而光伏并網(wǎng)發(fā)電對電力輸配電網(wǎng)也同樣具有一定的影響，具體來說主要表現(xiàn)在以下幾個方面。

（一）對配網(wǎng)潮流的影響 ?傳統(tǒng)配電網(wǎng)路潮流是以單向流動為基礎的，同時在輸電過程中變電距離的增加將會光伏發(fā)電系統(tǒng)未接入電網(wǎng)時，配電網(wǎng)線路潮流是單向流動并且隨著距變電站距離的增加單調減少有功潮流。而加入光伏發(fā)電系統(tǒng)之后，系統(tǒng)潮流轉變?yōu)殡p向潮流，而且以現(xiàn)有技術水平無法對流動方向做出有效預測。這種情況下，光伏系統(tǒng)向電網(wǎng)供電的時候，那么以該系統(tǒng)的空間位置關系為基礎，線路中的潮流增減情況不定。而光伏發(fā)電系統(tǒng)輸出電能超過現(xiàn)有符合的時候，線路中部分潮流可能是反向的。同時由于上文中所介紹的，光伏發(fā)電系統(tǒng)所提供的電能受到多種因素的共同影響而穩(wěn)定性較差，因此也同樣會導致電網(wǎng)潮流的隨機性增強，而這對于電網(wǎng)的整體穩(wěn)定性顯然是非常不利的。

（二）對電力輸配電系統(tǒng)保護的影響 ?實際上，多光伏發(fā)電系統(tǒng)接入電網(wǎng)之后，將會極大的增加系統(tǒng)的短路電流，而這必然導致未經(jīng)更改的過流保護出現(xiàn)誤動作，同時這也同樣會對熔斷器的正常功能的發(fā)揮產(chǎn)生嚴重的負面影響。與此同時，作為典型的輻射狀網(wǎng)絡，傳統(tǒng)配電網(wǎng)在保護方面并沒有對方向性問題給出充分的考慮，而接入光伏發(fā)電系統(tǒng)之后，電網(wǎng)實際上已經(jīng)變成雙向網(wǎng)絡，這種情況下，潮流的流向所具有的不確定性必然無法被傳統(tǒng)的熔斷器和自動重合閘裝置正確處理，必須以具有方向性設計的保護裝置替換傳統(tǒng)的保護裝置。

（三）對電能質量的影響 ?光伏發(fā)電系統(tǒng)在實際的應用過程中，對電能質量也同樣會有一定的影響，如造成電網(wǎng)電壓波動等。尤其是大型光伏發(fā)電設備在電網(wǎng)中的引入，必然導致大規(guī)模的諧波的產(chǎn)生，對電網(wǎng)的電能質量所造成的影響是客觀而深遠的。

三、含光伏發(fā)電系統(tǒng)的電力系統(tǒng)運行情況分析與對策

（一）電能質量分析

擾動問題是當前光伏發(fā)電系統(tǒng)接入電網(wǎng)之后對電能質量帶來的最大負面影響，無論是諧波電流還是電壓脈沖、電壓跌落，都對系統(tǒng)的整體電能質量有著直接的影響。當前階段，減少光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)是解決上述問題的主要手段，也是克服光伏電源出力變化對電網(wǎng)電壓影響的有效途徑。而針對并網(wǎng)之后光伏發(fā)電機組所導致的諧波問題，當前技術水平下可在諧波電壓水平相對較高的母線上采用專業(yè)的濾波器進行處理。同時，多功能逆變器控制策略在這一過程中的應用，也同樣能夠取得一定的效果，對于電壓的波動的平抑是有幾集意義的。

電能質量監(jiān)控是當前智能配電網(wǎng)建設過程中的重要課題之一，也同樣是保證只能配電網(wǎng)順利運行的基礎性技術，對其進行一步研究有著重要的現(xiàn)實意義和理論價值，值得我們給予更多的關注和肯定。

（二）繼電保護設計

如上文中所介紹的，當光伏發(fā)電系統(tǒng)接入配電網(wǎng)之后，配電網(wǎng)將會成為一個典型的多電源系統(tǒng)，而系統(tǒng)中潮流也將表現(xiàn)出明顯的雙向流動特征。而基于這一情況，我們必須以具有方向性設計的繼電保護裝置來為整個電路的繼電保護工作提供支持，傳統(tǒng)繼電保護裝置必須退出歷史舞臺，對繼電保護裝置進行重新設計和安裝。

當前，切源方案和孤島方案是解決上述問題的兩個主要方案。其中，切源方案實際上是通過斷開電網(wǎng)連接的所有光伏系統(tǒng)，而不考慮具體的故障因素的方式來還原傳統(tǒng)配電網(wǎng)的形式，利用傳統(tǒng)繼電保護方法來解決問題。這種方法在實際的應用過程中，雖然不要求增加新的繼電保護裝備，但是客觀上對電力系統(tǒng)的可靠性和反應的及時性造成了嚴重的影響，不僅要對光伏系統(tǒng)切斷的先后順序進行深入的分析，同樣也要對自動合閘間隔內的光伏系統(tǒng)速斷問題給予充分的考慮。而孤島方案則主要是針對切源方案中出現(xiàn)的時限配合、速斷等問題，單獨采用光伏發(fā)電系統(tǒng)供電，從而保證故障不會對正常的供電產(chǎn)生影響，對于減少故障中和檢修中的停電面積有一定的積極意義。

（三）優(yōu)化調度與協(xié)調運行

區(qū)域內符合需求的滿足是當前光電并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)規(guī)劃過程中的首要考慮問題。而除此之外，對新型配電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)的應用來優(yōu)化電網(wǎng)內電能的調度和運行也有著重要的現(xiàn)實意義。利用靈活的電力調度，能夠為多種工況下的系統(tǒng)最優(yōu)運行提供必要的支持，從而保證電網(wǎng)經(jīng)濟、可靠的運行。

分布式電源滲透率在電網(wǎng)中的不斷提升，多樣式分布式光伏電源的接入已經(jīng)成為當前階段電網(wǎng)發(fā)展過程中所必須重點考慮的問題。在實際的應用過程中，風不是發(fā)電功能系統(tǒng)具有控制方法復雜、運行方式多變等方面的特點，既可能存在易控電源，也可能存在如風電、光伏發(fā)電之類的難以控制的電源。而在對用戶電能需求充分考慮的同時，對于用戶冷、熱能的需求;微型網(wǎng)一方面要能夠順利的接入大型電網(wǎng)，同時也要保證自身的獨立性，同時在運行過程中，還必須具有運行模式的無縫切換能力。除此之外，微網(wǎng)和大電網(wǎng)并網(wǎng)運行過程中的相互作用在當前微網(wǎng)滲透率普遍較高的情況下必然對大電網(wǎng)的運行穩(wěn)定性造成一定的影響，如何解決這一問題，是我們必須重點思考的。當前，微網(wǎng)和大電網(wǎng)運行過程中的相互影響機理，已經(jīng)成為國內外分布式發(fā)電功能系統(tǒng)研究中的重點課題。

四、結束語

當前，現(xiàn)代科技的發(fā)展，為太陽能的大規(guī)模應用提供了全新的可能，我們有理由相信，太陽能開發(fā)利用技術的發(fā)展，對人類未來生活方式將會有著顛覆性的影響。而當前太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)接入電力輸配網(wǎng)已經(jīng)成為一種必然趨勢，這種情況下，我們必須通過切實的科研努力來解決兩者之間的相互影響問題，最大限度的提升電網(wǎng)運行的穩(wěn)定性和可靠性。