劉智昕

【摘? 要】光伏發(fā)電技術(shù)目前已經(jīng)深入人類社會生產(chǎn)進程中，它解決了人類世界能源的緊缺問題與環(huán)境污染問題，而大容量光伏電站則作為地區(qū)光伏發(fā)電技術(shù)的重要基礎，它深刻影響了地區(qū)級電網(wǎng)的運行過程。

【關鍵詞】大容量;并網(wǎng)光伏電站;技術(shù)

前言

相比傳統(tǒng)火電廠，光伏電站具有不同的生產(chǎn)特性。因大容量光伏電站的接入，傳統(tǒng)電網(wǎng)中的電壓穩(wěn)定、潮流分布、電網(wǎng)規(guī)劃、調(diào)控運行等內(nèi)容都會深受影響。

1光伏發(fā)電原理以及發(fā)電技術(shù)說明

1.1光伏發(fā)電的技術(shù)組成說明

不同于光熱發(fā)電技術(shù)，光伏發(fā)電技術(shù)僅僅依靠太陽能電池板，將太陽能直接轉(zhuǎn)化為電能。發(fā)電裝置結(jié)構(gòu)主要由太陽能電池板、控制器、逆變器組成。這些器材多屬于電子裝置，具有使用年限高、穩(wěn)定性較強的技術(shù)特點。此外，光伏發(fā)電裝置的安裝與維修比較簡單，沒有光熱發(fā)電裝置龐大的技術(shù)設備。因此可以廣泛應用到需要用電的地方。太陽能電池板內(nèi)部結(jié)構(gòu)分為光伏電池組件與普通蓄電池，而普通蓄電池的作用是將太陽能轉(zhuǎn)化為化學能并儲存在電池中，以便于電力持續(xù)、穩(wěn)定供給。從技術(shù)條件上講，太陽能電池組件轉(zhuǎn)化來的電能具有極高的不穩(wěn)定性，無法滿足正常電力配送需求，因此，在太陽能電池板中裝有蓄電池非常有必要。太陽能電池組件是由大量的電池電片串聯(lián)而成，熱后使用透光性比較好的材料密閉起來，在保證電池板安全的同時也要保證太陽能電池板的透光性，以便于最大化利用太陽能資源。

1.2大容量光伏電站的基本工作原理

大容量光伏電站一般都具備兆瓦級發(fā)電能力，它擁有獨立的集群控制生產(chǎn)體系，可將數(shù)個變流器并聯(lián)，配合中央控制系統(tǒng)對整個光伏電站中的各個子系統(tǒng)進行聯(lián)動控制，保證光伏電站能夠通過電網(wǎng)與變流器相互連通。在該過程中，變流器也會起到相應的控制功能，例如它可同時實現(xiàn)有功與無功出力，有效降低有功變化量，大量清除諧波威脅。目前在許多大容量光伏電站中都存在多個基本單元組合體系，其中每一個光伏電源的容量都在1MW 甚至以上。大容量光伏電站中的光伏陣列組件在光電轉(zhuǎn)換過后，其電流就會直接通過匯流聚集到母線位置，將電能傳輸給變流器，再通過變流器轉(zhuǎn)換到交流電源中，而在電能升壓后就會通過變壓器并網(wǎng)。

2大容量光伏電站對地區(qū)級電網(wǎng)運行所產(chǎn)生的影響

2.1 對地區(qū)級電網(wǎng)的綜合影響

大容量光伏電站的出力大幅波動必然會對地區(qū)電網(wǎng)產(chǎn)生一定影響，這是由于大容量光伏電站本身的出力波動是受到日照條件影響的，因此光伏電站在有功出力過程中會呈現(xiàn)出電伏跳變的基本特征。結(jié)合多個角度考量地區(qū)級電網(wǎng)的基本負荷特性可以了解到，在統(tǒng)籌考核地區(qū)電源最大與最小開機方式過程中，其輸送電流與光伏都是具備間歇性特征的，此時所產(chǎn)生的電源波動性最強，大容量光伏電站的運行成本與運行可靠性也會出現(xiàn)一定波動，這就說明其消納與遠距離送電能力發(fā)生改變，對地區(qū)級電網(wǎng)運行是會產(chǎn)生一定影響的。具體到電壓與電能，大容量光伏電站對地區(qū)級電網(wǎng)運行中的電壓與電能影響是切實存在的，它先會對電壓產(chǎn)生一定的波動影響。這是因傳統(tǒng)火電廠與光伏電站生產(chǎn)過程中所存在的電壓調(diào)整區(qū)別較大，如果在大容量光伏電站中接入電網(wǎng)，其電壓控制會越來越困難，進而導致電壓表現(xiàn)波動較大，難以在日后繼續(xù)展開調(diào)整處理。如果地區(qū)級電網(wǎng)在遭遇較大擾動時，光伏電站就無法為電網(wǎng)提供規(guī)范有效的無功支持。即使在電壓被切除后，電網(wǎng)中也會出現(xiàn)無功過剩問題，過剩嚴重就會出現(xiàn)系統(tǒng)過電壓問題。而對于電能質(zhì)量的影響則主要體現(xiàn)在并網(wǎng)變流器上。并網(wǎng)變流器必然會產(chǎn)生諧波與三相電流不平衡問題，考慮到輸出功率的不確定性，必須對已經(jīng)存在于電網(wǎng)中的諧波波動閃變情況進行分析。

2.2 對地區(qū)級火電組運行的影響

大容量光伏電站在運行過程中本身具有一定的波動性，其最大波動可達到1000MW 級。如果電站在夏季高峰時段運行，其光伏電站就會造成火電廠的窩出力情況。如果是在夏季雷雨天氣后，光伏電站的出力值會無限趨近于0，此時火電廠必須迅速增加出力以保證光伏電站正常運轉(zhuǎn)。

2.3 對電網(wǎng)備用容量的影響

大容量光伏電站所采用的電源為分布式電源，這種電源在接入電網(wǎng)后會產(chǎn)生電流波動，這種電流波動可能是由小水電、太陽能光伏、風力發(fā)電等情況引起。如果在生產(chǎn)不利條件下，分布式電源就會主動投切，保證地區(qū)級電網(wǎng)能夠接入新的分布式電源中，確保電網(wǎng)能夠安全穩(wěn)定運行。傳統(tǒng)火電廠在電力生產(chǎn)與運輸調(diào)峰能力方面會受到限制，無法達到最大或最小出力，此時就要運用到大容量光伏電站維持甚至提升其調(diào)峰能力。

2.4 對系統(tǒng)運行穩(wěn)定性的影響

在大容量光伏電站接入分布式電源入網(wǎng)（電網(wǎng)）后，可能會出現(xiàn)分布式電源不發(fā)功或無法發(fā)功等問題，此時就說明配電網(wǎng)中是明顯缺乏相應的無功功率的，這種情況所導致的后果就是配電網(wǎng)電壓穩(wěn)定性明顯下降。一般情況下，分布式電源的功率因素都在0.97 ～ 0.99 范圍內(nèi)，如果出現(xiàn)風電場或水電工程中裝機容量較大且無功功率不足情況下，分布式電源就會對電網(wǎng)的電壓穩(wěn)定性造成嚴重影響，嚴重時可能會導致系統(tǒng)電壓的完全崩潰。在傳統(tǒng)配電網(wǎng)規(guī)劃設計過程中，主要依據(jù)傳統(tǒng)受電型電網(wǎng)進行設計分析。但大容量光伏電站則不同，它的并網(wǎng)流程在配電網(wǎng)連接分布式電源之后，所以它會導致配電網(wǎng)的基本運行特性發(fā)生變化。

結(jié)束語

綜上所述，大容量光伏電站對于地區(qū)級電網(wǎng)運行的影響頗多，這是因當前配單網(wǎng)體系中光伏發(fā)電的比例越來越高，配電網(wǎng)本身也必須基于新技術(shù)、新理念以求達到電網(wǎng)功率運行方面的平衡優(yōu)化，以保證滿足配電網(wǎng)安全運行要求。在未來，基于大容量光伏電站建立地區(qū)級智能化配電網(wǎng)是有必要的，智能化配電網(wǎng)能夠更好滿足光伏電站的各項生產(chǎn)運作要求，真正實現(xiàn)電能就地消納與超高壓電網(wǎng)遠距離輸配電等現(xiàn)實生產(chǎn)需要，提高我國未來電力事業(yè)的智能化、人性化、綜合化發(fā)展水平。

參考文獻：

[1] 王鵬.大容量并網(wǎng)光伏電站技術(shù)綜述[J].電工文摘，2017（3）：16-17.

[2] 羅宇強.大容量光伏電站直流并網(wǎng)拓撲方案及其仿真研究[D].南寧：廣西大學，2016.

（作者單位：五家渠京能新能源有限責任公司超）