劉樂(lè)蒙

摘要：并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)已成為全球綠色新能源領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，在有效緩解能源危機(jī)成為電網(wǎng)重要組成部分的同時(shí)，也帶來(lái)了很多新問(wèn)題，值得深思與研究。

關(guān)鍵詞：光伏發(fā)電;并網(wǎng);影響;措施

引言

并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)對(duì)于電網(wǎng)具有一定的影響，這些影響體現(xiàn)在很多方面。光伏發(fā)電是當(dāng)今社會(huì)重要的發(fā)電形式，因此需要加快光伏發(fā)電技術(shù)的研發(fā)，儲(chǔ)能技術(shù)、諧波抑制、新型逆變器這些都是未來(lái)研究工作的重點(diǎn)，這些技術(shù)的研發(fā)能夠提升光伏發(fā)電的效率。光伏發(fā)電系統(tǒng)在并入電網(wǎng)時(shí)可以通過(guò)以下的途徑：深入研究作用機(jī)理、構(gòu)建系統(tǒng)驗(yàn)證環(huán)境、研發(fā)控制設(shè)備以及建設(shè)微電網(wǎng)技術(shù)配套，這樣可以實(shí)現(xiàn)兩者的協(xié)調(diào)發(fā)展。

1國(guó)外光伏發(fā)電發(fā)展現(xiàn)狀

光伏產(chǎn)業(yè)在全球處于膨脹發(fā)展?fàn)顟B(tài)，尤其是在2006年之前的十年，幾乎是以每年33%的速度增長(zhǎng)，2004年世界光伏電池及其組件的產(chǎn)量達(dá)到了1200MW，隨著光伏技術(shù)的日益發(fā)展，并網(wǎng)發(fā)電在光伏市場(chǎng)中越來(lái)越占主導(dǎo)地位，根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，2010年全球網(wǎng)絡(luò)累計(jì)共有并網(wǎng)發(fā)電30GW，其中日本占到了51%。在歐洲，歐盟太陽(yáng)能光伏發(fā)電已經(jīng)達(dá)到了3GW，預(yù)計(jì)到2020年，太陽(yáng)能電池組件產(chǎn)量能夠達(dá)到54GW。在國(guó)外光伏發(fā)電的國(guó)家中，日本占據(jù)了十分有利的地位，因?yàn)槠淠茉纯萁?，?guó)土面積較小，更是提出了2030年光伏發(fā)電要達(dá)到1000GW的目標(biāo)，美國(guó)的光伏發(fā)電在2000年之前一直位居世界第一，可逐漸落后日本和歐洲，2004年之后，美國(guó)專(zhuān)門(mén)繪制了自己的光伏發(fā)電線路圖。全世界光伏發(fā)電的成就令人興奮，總體來(lái)看，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：一是太陽(yáng)能發(fā)電的壽命增長(zhǎng)，屋頂并網(wǎng)光伏系統(tǒng)增多，二是發(fā)電成本降低，三是越來(lái)越大的光伏發(fā)電群開(kāi)始出現(xiàn)。

2并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)對(duì)電網(wǎng)的影響

并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的核心是逆變器，該器件包含的東西比較廣泛，具有重要的作用。逆變器包括信號(hào)檢測(cè)、電流控制以及抗孤島，具有檢測(cè)、控制保護(hù)的作用。為了保證逆變器的順利工作，逆變器采用的電路為橋式，這種電路模式可以將直流電轉(zhuǎn)化為交流電。逆變器工作開(kāi)展中對(duì)電流會(huì)進(jìn)行相應(yīng)的控制，保證頻率的護(hù)理性，同時(shí)對(duì)并網(wǎng)點(diǎn)的電壓進(jìn)行跟蹤，通過(guò)這些方式保證功率的穩(wěn)定輸出。光伏發(fā)電會(huì)對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生一定的影響，影響主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：首先光伏發(fā)電會(huì)受到太陽(yáng)光的影響，發(fā)電效率具有波動(dòng)性，這樣會(huì)對(duì)配電網(wǎng)的負(fù)荷特性產(chǎn)生變化。其次光伏發(fā)電不具有自動(dòng)調(diào)度的功能，不能對(duì)電流和電壓進(jìn)行調(diào)整，勢(shì)必會(huì)減少發(fā)電容量，增加調(diào)度難度。再次光伏發(fā)電在接入的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生方向電流，如果光伏發(fā)電的規(guī)模比較大會(huì)使電壓升高，超過(guò)承載負(fù)荷。最后還會(huì)對(duì)保護(hù)產(chǎn)生一定的影響，變電站保護(hù)目的的實(shí)現(xiàn)是通過(guò)斷路器完成的，光伏發(fā)電的比例過(guò)高的話會(huì)對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行擴(kuò)撒，由單一的電流網(wǎng)絡(luò)向多端網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)變，從而改變電流的大小和方向。

3光伏發(fā)電并入電網(wǎng)的措施

3.1加大科研力度

從光伏發(fā)電站規(guī)劃、設(shè)計(jì)及并網(wǎng)全過(guò)程來(lái)說(shuō)，主要存在的問(wèn)題包括無(wú)序建設(shè)和并網(wǎng)困難等。為順利推動(dòng)光伏發(fā)電并網(wǎng)，提升電網(wǎng)運(yùn)行水平，必須加大科研力度。以某縣為例，其為最早推行光伏扶貧的地區(qū)，光伏電站數(shù)量較多，總裝機(jī)量很大。據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)，截止到2020年，其光伏電站總?cè)萘繉?huì)達(dá)到320萬(wàn)千瓦。當(dāng)?shù)仉娏緦⑵渥鳛檠邪l(fā)項(xiàng)目試點(diǎn)，主要研究課題包括分布式發(fā)電集群規(guī)劃軟件;分布式電源靈活并網(wǎng)與即插即用關(guān)鍵技術(shù);分布式發(fā)電群控群調(diào)系統(tǒng)以及分布式發(fā)電集群實(shí)時(shí)仿真測(cè)試平臺(tái)。從實(shí)際應(yīng)用效果來(lái)說(shuō)，此科研項(xiàng)目能有效解決光伏脫網(wǎng)問(wèn)題，使用戶光伏發(fā)電量增加，平均提升30%;村集體光伏發(fā)電量也有所增加，平均提升10%;修通網(wǎng)損降低3%，進(jìn)而達(dá)到預(yù)期效果。借鑒于此，若想著力解決光伏發(fā)電并網(wǎng)大電網(wǎng)所面臨的各類(lèi)問(wèn)題，必須要不斷加大科研項(xiàng)目的研究。

3.2加強(qiáng)電能以及電能質(zhì)量的控制

從光伏發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行實(shí)際來(lái)說(shuō)，發(fā)電具有不確定性，使實(shí)際功率輸出時(shí)，極易產(chǎn)生波動(dòng)，影響用戶用電。以逆變器為例，其實(shí)際應(yīng)用時(shí)，極易產(chǎn)生諧波，使配電系統(tǒng)諧波持續(xù)增加。因此，必須不斷提升對(duì)配電系統(tǒng)電能的把控力度。除此，還需做好電能質(zhì)量把控，進(jìn)而提升光伏發(fā)電并網(wǎng)運(yùn)行質(zhì)量。不確定性是光伏發(fā)電的主要特點(diǎn)，且功率輸出極易產(chǎn)生波動(dòng)，給接入電網(wǎng)系統(tǒng)中的用電用戶，造成很大程度上的影響，引發(fā)電能質(zhì)量問(wèn)題。逆變器諧波的出現(xiàn)，使配電系統(tǒng)諧波系統(tǒng)運(yùn)行水平不斷提高。光伏發(fā)電通過(guò)單相電源并網(wǎng)，使配電系統(tǒng)受到影響，三相不平衡問(wèn)題更明顯。必須加大關(guān)于配電系統(tǒng)電能質(zhì)量相關(guān)問(wèn)題的研究，提升電能質(zhì)量監(jiān)控水平。

3.3加大運(yùn)行研究

若想改善光伏發(fā)電并網(wǎng)大電網(wǎng)運(yùn)行的效果，除了深入研究發(fā)電系統(tǒng)外，還需要加大對(duì)大電網(wǎng)的運(yùn)行研究，進(jìn)而提出問(wèn)題解決的方法。若微網(wǎng)模式的光伏發(fā)電以及大電網(wǎng)并網(wǎng)，那么微網(wǎng)能夠和大電網(wǎng)產(chǎn)生較強(qiáng)的相互作用，影響著大電網(wǎng)運(yùn)行。在分析大電網(wǎng)運(yùn)行特性時(shí)，要采取新方法。微網(wǎng)的出現(xiàn)，使得配電系統(tǒng)極易產(chǎn)生安全問(wèn)題，在進(jìn)行分析時(shí)，采取高壓電力系統(tǒng)分析方法難以滿足研究需求。開(kāi)展運(yùn)行研究，主要是為了了解微網(wǎng)和大電網(wǎng)之間存在的相互作用，掌握理論以及方法，能夠?qū)崿F(xiàn)微網(wǎng)配電系統(tǒng)的有效控制以及分析。

3.4強(qiáng)化反復(fù)性發(fā)電系統(tǒng)的電網(wǎng)運(yùn)行

為深度分析電力系統(tǒng)，必須開(kāi)展潮流計(jì)算，并且實(shí)施動(dòng)態(tài)仿真，使用監(jiān)理合理化模型，最大程度上保障結(jié)果。在進(jìn)行光伏電池分布式系統(tǒng)的研究時(shí)，重點(diǎn)研究電源特征，構(gòu)建動(dòng)態(tài)化模型，掌握不同運(yùn)行狀態(tài)下系統(tǒng)的不確定性。目前，光伏發(fā)電技術(shù)已經(jīng)被普遍應(yīng)用。隨著應(yīng)用規(guī)模的不斷擴(kuò)大，極有可能會(huì)造成大系統(tǒng)電壓以及頻率等出現(xiàn)問(wèn)題，比如穩(wěn)定性不足，因此要深度研究光伏發(fā)電系統(tǒng)、系統(tǒng)運(yùn)行方式、并網(wǎng)大電網(wǎng)形式等。提升光伏發(fā)電功能的預(yù)測(cè)精準(zhǔn)度，使其及時(shí)受到不確定性因素的影響，還能夠保障發(fā)電的可行性，順利推進(jìn)各項(xiàng)計(jì)劃。提升技術(shù)水平，是推動(dòng)光伏發(fā)電并網(wǎng)應(yīng)用的重要手段和途徑，必須要做好全面的分析和研究，最大程度上提高電網(wǎng)運(yùn)行的水平。

3.5科學(xué)規(guī)劃配電系統(tǒng)

從行業(yè)發(fā)展實(shí)際來(lái)說(shuō)，受到科學(xué)技術(shù)的發(fā)展影響，使得光伏發(fā)電系統(tǒng)不斷創(chuàng)新和應(yīng)用。在具體應(yīng)用中，為保證系統(tǒng)運(yùn)行的質(zhì)量和效率，必須要科學(xué)合理的規(guī)劃。開(kāi)展新型光伏配電系統(tǒng)的統(tǒng)籌規(guī)劃，為保證規(guī)劃的質(zhì)量，要基于現(xiàn)有的研究理論成果，比如微網(wǎng)規(guī)劃研究，結(jié)合光伏發(fā)電并網(wǎng)大電網(wǎng)的特點(diǎn)，同時(shí)依據(jù)光伏發(fā)電電源分配的實(shí)際情況合理設(shè)置。具體來(lái)說(shuō)，要從光伏電站建設(shè)選擇方面入手，進(jìn)行地址選擇和容量大小等的研究，并且深入研究電能輸出的控制方法以及并網(wǎng)形式等，深度分析影響電網(wǎng)諧波以及電壓波動(dòng)等的因素。在進(jìn)行配電系統(tǒng)規(guī)劃時(shí)，規(guī)劃人員要做好對(duì)可再生能源的深度了解，明確發(fā)電原理和可靠性影響因素等，進(jìn)而合理規(guī)劃，保障系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性以及環(huán)保性。

結(jié)束語(yǔ)

我國(guó)光伏發(fā)電雖然取得了很多的成就，但是依然有很多難題需要攻克，總體上來(lái)講，其發(fā)展前景是很好的，尤其是近些年來(lái)，我國(guó)加大了對(duì)光伏發(fā)電的投入，大力扶持我國(guó)的光伏發(fā)電企業(yè)，加快對(duì)光伏技術(shù)的科研投資，一系列的政策出臺(tái)幫助光伏發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)取得了很好的發(fā)展勢(shì)頭，尤其是一些前沿科技，不斷突破歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家的封鎖，大大促進(jìn)了我國(guó)光伏發(fā)電技術(shù)的發(fā)展，從很大程度上提高了我國(guó)的國(guó)際影響力，我們相信，隨著我國(guó)光伏發(fā)電技術(shù)的精進(jìn)，會(huì)不斷的發(fā)展我國(guó)光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)，促進(jìn)我國(guó)光伏發(fā)電技術(shù)的不斷進(jìn)步。

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（作者單位：國(guó)網(wǎng)河北省電力有限公司故城縣供電分公司）