馬士明

（河南省奕旭電力工程有限公司，河南 安陽 456400）

光伏發(fā)電系統(tǒng)接入電力輸配網(wǎng)常見問題及對策研究

馬士明

（河南省奕旭電力工程有限公司，河南 安陽 456400）

當(dāng)前，新能源已經(jīng)成為廣受社會各界關(guān)注的熱點課題，而太陽能發(fā)電憑借自身清潔、環(huán)保等特點，在我國多個省市自治區(qū)大規(guī)模投產(chǎn)，產(chǎn)生了巨大經(jīng)濟(jì)效益的同時，也帶來了可觀的社會效益。但是光伏發(fā)電系統(tǒng)接入大電網(wǎng)的過程中，涉及到多方面的問題，尤其是對輸配網(wǎng)多方面的影響，更是成為影響光伏發(fā)電在我國大規(guī)模建設(shè)的重要因素。文章從太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀為出發(fā)點，重點對包含光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)對電力輸配網(wǎng)的影響進(jìn)行了分析，然后在整體研究含光伏發(fā)電系統(tǒng)的電力系統(tǒng)運行情況的基礎(chǔ)上，提出了相關(guān)的意見和建議。

太陽能；光伏發(fā)電；并網(wǎng)；輸配網(wǎng)；問題；對策

1 太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀

太陽能資源在當(dāng)前階段世界環(huán)境問題日益突出的今天，已經(jīng)成為新能源開發(fā)的主流方向之一，并在數(shù)十年的發(fā)展過程中逐步走向成熟。從1950年至今，太陽能光伏發(fā)電技術(shù)不斷完善和成熟，已經(jīng)在世界多個國家得到了廣泛地應(yīng)用，尤其是當(dāng)前環(huán)境污染問題和資源問題日益嚴(yán)峻的大環(huán)境下，光伏發(fā)電技術(shù)更是得到了包括中國在內(nèi)的各國政府的廣泛重視。大型光伏并網(wǎng)電站，作為光伏發(fā)電技術(shù)成熟的標(biāo)志，為太陽能規(guī)模利用提供了必要的支持。國際能源機(jī)構(gòu)(IEA)所提供的統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，全球范圍內(nèi)生物質(zhì)能3TW，而風(fēng)能實際可開發(fā)資源也僅為2TW，而太陽能實際可開采資源高達(dá)600TW，而光伏發(fā)電市場也同樣增長迅速，年均增長量始終保持在30%左右，市場潛力巨大。

2 光伏并網(wǎng)發(fā)電對電力輸配電網(wǎng)的影響

在實際的應(yīng)用過程中，光伏發(fā)電系統(tǒng)和其它性能源發(fā)電系統(tǒng)一樣，具有隨機(jī)性強、穩(wěn)定性差、可控性不足以及調(diào)節(jié)能力不足的問題，并入大電網(wǎng)之后，必將對電網(wǎng)的運行帶來一定的負(fù)面影響。

2.1 對電力輸配電系統(tǒng)保護(hù)的影響

大輸配電網(wǎng)中如果介入多個光伏發(fā)電系統(tǒng)之后，系統(tǒng)短路電流將會在段時間內(nèi)大幅度增加。而這種情況之下，原有的熔斷器將非常容易出現(xiàn)誤動作，過流保護(hù)作用基本喪失。同時，光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)之后，將會導(dǎo)致電網(wǎng)從傳統(tǒng)的輻射狀、無方向的網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)化為含有多電源的雙向網(wǎng)絡(luò)[1]。這種情況之下，傳統(tǒng)的熔斷器由于設(shè)計之初并沒有考慮方向性問題，因此在光伏發(fā)電系統(tǒng)并入輸配電網(wǎng)之后，無法繼續(xù)發(fā)揮作用。我們必須從多個角度、多個層次重新設(shè)計輸配電系統(tǒng)保護(hù)裝置，甚至重新規(guī)劃整個保護(hù)體系。

2.2 對電能質(zhì)量的影響

一方面，光伏發(fā)電系統(tǒng)本身可控性較差，而且受到自然因素影響較大，因此在接入大電網(wǎng)之后，必然對電能質(zhì)量產(chǎn)生一定的不利影響。另一方面，光伏發(fā)電系統(tǒng)啟動也同樣會導(dǎo)致大電網(wǎng)電壓的閃變，尤其是啟動過程中所產(chǎn)生的諧波，更是嚴(yán)重地干擾大電網(wǎng)的整體穩(wěn)定性。

2.3 對運行調(diào)度的影響

并網(wǎng)之后，光伏發(fā)電系統(tǒng)必須對輸出功率進(jìn)行遠(yuǎn)程調(diào)控，只有這樣才能夠保證輸配電網(wǎng)運行的穩(wěn)定性。而當(dāng)前我國光伏發(fā)電系統(tǒng)，實際上是以地區(qū)電網(wǎng)調(diào)度為基礎(chǔ)的，而不同的光伏電廠發(fā)電成本不同、送點成本不同，如何經(jīng)濟(jì)地進(jìn)行調(diào)度將會是一個非常復(fù)雜的問題[2]。

3 含光伏發(fā)電的電力系統(tǒng)運行分析對策

3.1 電能質(zhì)量分析

如上文中所介紹的，大電網(wǎng)中接入多個光伏發(fā)電系統(tǒng)之后，將會產(chǎn)生浪涌、電壓脈沖、諧波等一系列電能質(zhì)量問題。而現(xiàn)有技術(shù)水平之下，一般我們只能通過降低光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)、脫網(wǎng)次數(shù)的方式來規(guī)避上述問題。同時，多功能逆變器控制策略在改善并網(wǎng)后的電能質(zhì)量，也有一定的積極作用。如果能夠和當(dāng)前智能電網(wǎng)相配合，將會有效地改善含光伏發(fā)電系統(tǒng)的并網(wǎng)后電能整體質(zhì)量。

3.2 繼電保護(hù)設(shè)計

作為一個多方向的多電源系統(tǒng)，含光伏發(fā)電系統(tǒng)的電力系統(tǒng)必須以具有方向性的繼電保護(hù)裝置來完成繼電保護(hù)。一般情況下，我們可以采用切源方案和孤島方案兩種方案設(shè)計繼電保護(hù)。前者強調(diào)在故障狀態(tài)下斷掉所有光伏發(fā)電系統(tǒng)，而后者則主要是通過速斷等手段，通過光伏發(fā)電系統(tǒng)獨立承擔(dān)部分供電負(fù)荷。相對于切源方案來說，孤島方案無疑對電網(wǎng)的整體影響較小。

3.3 故障處理與可靠性分析

無論是輸配電網(wǎng)的整體結(jié)果還是運行特性，都將在大規(guī)模介入光伏發(fā)電系統(tǒng)之后出現(xiàn)明顯的改變。而這種情況下，顯然不能采用傳統(tǒng)的故障診斷方法來進(jìn)行診斷。同時，光伏發(fā)電系統(tǒng)并入大電網(wǎng)之后，對于大電網(wǎng)的整體穩(wěn)定性所產(chǎn)生的負(fù)面影響不容忽視，尤其是接入容量、裝機(jī)位置等因素的改變，更是會直接導(dǎo)致故障診斷、處理方式方法的改變。因此，在故障診斷和處理過程中，需要從電網(wǎng)的實際情況出發(fā)，系統(tǒng)分析負(fù)荷相、電壓頻率控制等參數(shù)出發(fā)，選擇針對性的運維方法。

3.4 優(yōu)化調(diào)度與協(xié)調(diào)運行

區(qū)域內(nèi)負(fù)荷需求，是我們進(jìn)行光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)負(fù)荷優(yōu)化調(diào)度的基礎(chǔ)和前提。在實際的操作過程中，應(yīng)通過科學(xué)合理地調(diào)度策略來保證全網(wǎng)電能運行的經(jīng)濟(jì)性。同時，我們應(yīng)充分考慮到光伏發(fā)電的清潔性特征和低碳特征，適當(dāng)?shù)卦黾邮褂寐?，借此來推動光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

而分布式光伏電源接入大電網(wǎng)之后，微網(wǎng)既要能夠與大電網(wǎng)并網(wǎng)運行，又要能夠孤網(wǎng)獨立運行，還需要實現(xiàn)運行模式的無縫切換。而微網(wǎng)和大電網(wǎng)之間的并網(wǎng)，必須在充分考慮其穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上進(jìn)行，尤其是微電網(wǎng)高滲透率下與大電網(wǎng)相互作用的問題，更是值得我們給予應(yīng)有的關(guān)注和重視。

4 結(jié)束語

當(dāng)前我國市場經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，為我國光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)提供了廣闊的市場空間，而技術(shù)的進(jìn)步和完善，則為其提供了強有力的技術(shù)支持。加上當(dāng)前環(huán)境保護(hù)問題的日益嚴(yán)峻，光伏發(fā)電已經(jīng)成為我國可持續(xù)發(fā)展的重要方向，也同樣是節(jié)能減排應(yīng)有的必要措施。而如何保證光伏發(fā)電系統(tǒng)科學(xué)、平穩(wěn)的并入大電網(wǎng)中來，值得我們深思。特別是當(dāng)前我國開始了大規(guī)模光伏發(fā)電廠的建設(shè)，這一問題更為突出。文章僅對光伏發(fā)電系統(tǒng)接入電力輸配網(wǎng)過程中的常見問題進(jìn)行了分析，希望能夠為后續(xù)研究提供一些理論上的支持。

[1]夏清等.低碳電力調(diào)度方式及其決策[J].電力系統(tǒng)自動化,2010,(11):5.

[2]劉樹,劉建政,等.太陽能發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)的仿真分析[J].電力電子,2003,(2):24-28.

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