國(guó)網(wǎng)江西省電力有限公司寧都縣供電分公司 溫澤春 廖永華 盧英華 田益濤 李慧蕓

隨著節(jié)能減排、污染治理、環(huán)境保護(hù)等相關(guān)政策的不斷出臺(tái)，光伏發(fā)電等新能源越來(lái)越受到重視，在電力供需關(guān)系緊張的地區(qū)，小型光伏電站等分布式小電源并網(wǎng)可以有效緩解供電壓力，穩(wěn)定區(qū)域電壓，與集中式供電相結(jié)合可以節(jié)省投資，降低能耗，提高電力系統(tǒng)安全性和靈活性。本文主要分析了分布式光伏電源并網(wǎng)的問(wèn)題，并針對(duì)性分析了集中監(jiān)控、出力預(yù)測(cè)的必要性。

1 引言

電力的發(fā)明和應(yīng)用成為人類歷史上世界三次科技革命之一，它改變了人們的生活，至今已成為全球生產(chǎn)和生活的必需品。20世紀(jì)70年代后，隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，全球能源形勢(shì)緊張、資源短缺、環(huán)境惡化是國(guó)際社會(huì)所面臨的三大問(wèn)題，石油、煤炭等一次能源因其不可再生和高污染性等原因越來(lái)越受到各個(gè)國(guó)家的限制，有些國(guó)家甚至制定了停止生產(chǎn)銷售傳統(tǒng)燃油汽車的時(shí)間表，我國(guó)也提出到2025年全面取消燃油汽車的目標(biāo)。時(shí)下隨著全球能源緊張和環(huán)境污染問(wèn)題的突顯，作為可再生、污染小、安全經(jīng)濟(jì)的電能，其重要性不言而喻。2017年我國(guó)電能供應(yīng)達(dá)到63625億千瓦時(shí)，雖整體供需關(guān)系相對(duì)寬松，但局部經(jīng)濟(jì)相對(duì)發(fā)達(dá)地區(qū)用電高峰時(shí)段電力供需依舊偏緊。

隨著火力（燃煤）發(fā)電企業(yè)進(jìn)入到去產(chǎn)能的新階段，風(fēng)電、光伏發(fā)電等新能源新增裝機(jī)繼續(xù)保持增長(zhǎng)。分布式電源并網(wǎng)數(shù)量的越來(lái)越多，其對(duì)即有電網(wǎng)的負(fù)面影響也越來(lái)越明顯。

2 分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)的弊端

受我國(guó)補(bǔ)貼政策影響，光伏發(fā)電相對(duì)小水電和風(fēng)力發(fā)電成本低，近幾年裝機(jī)數(shù)量急劇增多。從現(xiàn)有的并網(wǎng)光伏電站運(yùn)行情況看，光伏電站并網(wǎng)有以下弊端：

1)不受調(diào)度監(jiān)控

目前大多數(shù)分布式光伏電站是由用戶自行出資安裝，由供貨企業(yè)完成部署審核，因缺乏相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，光伏電站的設(shè)備功能不夠齊全，大多數(shù)未實(shí)現(xiàn)通訊統(tǒng)一和遠(yuǎn)控功能。供電公司只通過(guò)關(guān)口表對(duì)光伏電站的并網(wǎng)電量和出力情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，對(duì)光伏電站的關(guān)鍵設(shè)備（逆變器、儲(chǔ)能電池）運(yùn)行情況并未進(jìn)行監(jiān)控。光伏發(fā)電設(shè)備受天氣影響，如果沒(méi)有做上網(wǎng)輸出和儲(chǔ)能的調(diào)整設(shè)備，輸出電壓并非穩(wěn)定的曲線；而且一旦設(shè)備故障出現(xiàn)突然并網(wǎng)或解列，會(huì)造成在運(yùn)行電網(wǎng)的潮流方向發(fā)生變化，線路出現(xiàn)負(fù)荷振蕩、電壓振蕩，對(duì)主網(wǎng)設(shè)備的安全性和可靠性帶來(lái)一定的威脅。

2)影響主網(wǎng)電能質(zhì)量

光伏發(fā)電因使用大量的電力電子設(shè)備，再加上各光伏設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量和質(zhì)檢情況不可控，有的光伏電站并網(wǎng)后會(huì)造成諧波污染、電壓波動(dòng)、功率下降等電能質(zhì)量問(wèn)題。

3)出力情況不可預(yù)估

因受天氣影響較大，光伏發(fā)電本身有離散性、波動(dòng)性、間歇性的特點(diǎn)，其出力情況并非穩(wěn)定的輸出，而部分光伏電站為節(jié)約成本，所安裝儲(chǔ)能設(shè)備和調(diào)節(jié)系統(tǒng)的配合不能達(dá)到理想目標(biāo)，這就造成了光伏電站的出力情況并非線性。調(diào)度對(duì)光伏電站的出力情況不能實(shí)時(shí)掌握和預(yù)估，對(duì)主網(wǎng)設(shè)備調(diào)節(jié)時(shí)無(wú)法考慮其出力可能出現(xiàn)的變化，對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行的判斷容易出現(xiàn)偏差。

3 光伏電站集中監(jiān)控和出力預(yù)測(cè)的意義

電力系統(tǒng)因其實(shí)時(shí)性，輸出與消耗必定相等。在有分布式光伏并網(wǎng)電站投入的區(qū)域，當(dāng)光照較強(qiáng)時(shí)，會(huì)使逆變器輸出電壓增高。并網(wǎng)區(qū)域內(nèi)用電用戶消耗不變，此時(shí)逆變器輸出電壓的增高，就會(huì)造成區(qū)域電壓明顯抬升，而且距離并網(wǎng)電源點(diǎn)越近，電壓抬升越明顯，甚至?xí)霈F(xiàn)電壓越上限的情況。當(dāng)光照較弱時(shí)，逆變器輸出電壓降低，具備儲(chǔ)能電池組的電站尚能維持正常輸出，不具備儲(chǔ)能電池組或者電池組電量不足的光伏電站，則會(huì)在電壓低至警戒線后解列，但少數(shù)情況下逆變器未正常解列，會(huì)造成光伏電站的設(shè)備及電池組大量消耗電能，甚至出現(xiàn)發(fā)電量和耗電量抵消的問(wèn)題。因此，電網(wǎng)調(diào)度部門對(duì)并網(wǎng)光伏電站的主要設(shè)備（并網(wǎng)裝置，儲(chǔ)能系統(tǒng)）應(yīng)當(dāng)有一定控制能力，當(dāng)光照強(qiáng)烈，逆變器輸出電壓偏高時(shí)，指示或控制儲(chǔ)能系統(tǒng)投入吸收部分電能，或者解列部分匯流箱，保證輸出電壓在穩(wěn)定區(qū)間，避免主網(wǎng)區(qū)域電壓非正常抬升；當(dāng)光照較弱時(shí)，指示或控制逆變器切除，發(fā)電設(shè)備切除、儲(chǔ)能系統(tǒng)切除未充電電池組。通過(guò)調(diào)度光伏電站的輸出電壓和變電站母線電壓，穩(wěn)定并網(wǎng)區(qū)域運(yùn)行電壓；獲取光伏電站繼保裝置信號(hào)，對(duì)關(guān)鍵信號(hào)、危險(xiǎn)信號(hào)記錄和告警，評(píng)估設(shè)備運(yùn)行情況，對(duì)高危信號(hào)可以做到主動(dòng)切除避免影響主網(wǎng)電力系統(tǒng)，督促用戶處理。

并網(wǎng)光伏電站的入網(wǎng)電能質(zhì)量問(wèn)題，目前供電企業(yè)已經(jīng)可以通過(guò)加裝電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)設(shè)備實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)，但如何治理目前尚未有一套有效的方案。分布式光伏并網(wǎng)發(fā)電的電能質(zhì)量問(wèn)題在于：輸出電壓的不穩(wěn)定、諧波。光伏電站發(fā)出諧波的問(wèn)題可以通過(guò)電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)設(shè)備確認(rèn)后，要求光伏發(fā)電站自行治理，通過(guò)關(guān)口電能質(zhì)量的監(jiān)測(cè)，對(duì)其進(jìn)行考評(píng)，不進(jìn)行治理的光伏電站進(jìn)行處罰；輸出電壓不穩(wěn)定的問(wèn)題，可以根據(jù)并網(wǎng)裝機(jī)容量、入網(wǎng)電源點(diǎn)位置、區(qū)域負(fù)荷情況等評(píng)估對(duì)區(qū)域電網(wǎng)電壓的影響，影響較大的光伏電站要求其安裝出力控制調(diào)節(jié)裝置，嚴(yán)格控制其輸出電壓，要求其關(guān)口輸出電壓上下限，避免因光伏電站想多發(fā)電上網(wǎng)就無(wú)限制抬升電壓，造成電網(wǎng)潮流混亂，接近電源點(diǎn)位置的用戶電壓不穩(wěn)。

光伏電站的出力情況受光照度影響較大，因此，獲取光伏電站實(shí)時(shí)光照度和歷史數(shù)據(jù)，結(jié)合當(dāng)日天氣情況，對(duì)未來(lái)數(shù)小時(shí)光照度進(jìn)行預(yù)測(cè)，進(jìn)而可以預(yù)測(cè)光伏電站未來(lái)數(shù)小時(shí)的出力情況，預(yù)估其出力情況可以結(jié)合用戶負(fù)荷變化及實(shí)時(shí)電壓，對(duì)調(diào)度部門調(diào)節(jié)變電站母線電壓、調(diào)整供電方式、控制光伏電站均衡上網(wǎng)與儲(chǔ)能電能等制定策略時(shí)具有一定的參考意義。

4 結(jié)語(yǔ)

在能源危機(jī)日趨嚴(yán)重的當(dāng)下，光伏發(fā)電作為安全、污染小的新興能源得到了各個(gè)國(guó)家的大力扶持，分布式光伏發(fā)電站的并網(wǎng)對(duì)緩解區(qū)域供用電關(guān)系緊張情況有所幫助。分布式光伏發(fā)電在我國(guó)屬于近幾年才開始快速發(fā)展的產(chǎn)業(yè)，因我國(guó)采用的是不同于大多數(shù)國(guó)家的交流電系統(tǒng)，許多標(biāo)準(zhǔn)和管理辦法還處于摸索階段，相信隨著經(jīng)驗(yàn)的積累和國(guó)家及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的推出會(huì)越來(lái)越規(guī)范，為我國(guó)的環(huán)境污染治理、節(jié)能減排等政策實(shí)施提供有力支撐。