丁文博

摘 要：近些年來，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，前期以犧牲環(huán)境而發(fā)展經(jīng)濟(jì)所引發(fā)的環(huán)保問題逐漸顯現(xiàn)，其中籠罩大半中國(guó)的霧霾問題是由于冬季采暖和發(fā)電廠發(fā)電燃煤不完全所引發(fā)的，人們迫切需要新的清潔能源，以光伏發(fā)電為代表的可再生能源走入了人們的視線，太陽能作為一種分布范圍廣、安全無污染的能源具有非常大的開發(fā)潛力，并且隨著科技的發(fā)展，前期光伏發(fā)電并網(wǎng)的一系列難題逐漸得以解決，使大范圍采用光伏發(fā)電成為可能，我國(guó)出臺(tái)了一系列的政策鼓勵(lì)分布式光伏發(fā)電的建設(shè)。文章將就分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)對(duì)于電能質(zhì)量的影響進(jìn)行介紹并提出了應(yīng)對(duì)措施。

關(guān)鍵詞：分布式光伏發(fā)電；電能質(zhì)量；并網(wǎng)

前言

太陽能是一種分布非常廣泛的能源，發(fā)展分布式光伏發(fā)電，不但能夠滿足用戶家里的電力需要更可以將多余的電力并網(wǎng)賣給國(guó)家電網(wǎng)，產(chǎn)生相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)效益，但是由于分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目小，單一發(fā)電項(xiàng)目電壓低，如果電力并網(wǎng)會(huì)對(duì)電網(wǎng)電能質(zhì)量造成一定的影響。

1 分布式光伏發(fā)電簡(jiǎn)介

1.1 光伏發(fā)電和分布式光伏發(fā)電

光伏發(fā)電是指利用太陽能光伏電池把太陽輻射能直接轉(zhuǎn)變成電能的發(fā)電方式。光伏發(fā)電是當(dāng)今太陽能發(fā)電的主流，所以，現(xiàn)在人們通常說的太陽能發(fā)電主要是指光伏發(fā)電。分布式光伏發(fā)電，是指在用戶所在場(chǎng)地附近建設(shè)，運(yùn)行方式以用戶側(cè)自發(fā)自用為主、多余電量上網(wǎng)、且在配電系統(tǒng)平衡調(diào)節(jié)為特征的光伏發(fā)電設(shè)施。分布式光伏發(fā)電遵循因地制宜、清潔高效、就進(jìn)利用的原則，充分利用當(dāng)?shù)靥柲苜Y源，替換和減少化石能源消費(fèi)。

1.2 光伏發(fā)電系統(tǒng)組成

光伏發(fā)電系統(tǒng)由光伏方陣（光伏方陣由光伏組件串并聯(lián)而成）、控制器、蓄電池組、逆變器等部分組成。光伏發(fā)電系統(tǒng)的核心部件是光伏組件，而光伏組件又是由光伏電池串并聯(lián)并封裝而成，它將太陽的光能直接轉(zhuǎn)換為電能。光伏組件產(chǎn)生的電為直流電，我們可以利用，也可以用逆變器將其轉(zhuǎn)換成為交流電，加以利用。從另一個(gè)角度來看，對(duì)于光伏系統(tǒng)產(chǎn)生的電能可以即發(fā)即用，也可以用蓄電池等儲(chǔ)能裝置將電能存放起來，根據(jù)需要隨時(shí)釋放出來使用。

1.3 分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)

配電網(wǎng)是從輸電網(wǎng)或地區(qū)發(fā)電廠接受電能，通過配電設(shè)施就地分配或按電壓逐級(jí)分配給各類用戶的電力網(wǎng)，是由架空線路、電纜、桿塔、配電變壓器、隔離開關(guān)、無功補(bǔ)償電容、計(jì)量裝置以及一些附屬設(shè)施等組成的，一般采用閉環(huán)設(shè)計(jì)、開環(huán)運(yùn)行，其結(jié)構(gòu)呈輻射狀。

分布式光伏發(fā)電接入配電網(wǎng)，使配電系統(tǒng)中發(fā)電與用電并存，配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)從放射狀結(jié)構(gòu)變?yōu)槎嚯娫唇Y(jié)構(gòu)，短路電流大小、流向以及分布特性均發(fā)生改變。

2 分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)對(duì)電網(wǎng)造成的影響

2.1 并網(wǎng)對(duì)于對(duì)電網(wǎng)規(guī)劃會(huì)造成一定的影響

由于分布式光伏電源多采用的是以家庭為單位的電源結(jié)構(gòu)，其裝機(jī)容量的不確定性增加了電力公司對(duì)于電網(wǎng)規(guī)劃預(yù)測(cè)的難度，將原先先規(guī)劃后建設(shè)的方式打破。使現(xiàn)在的負(fù)荷增長(zhǎng)模式產(chǎn)生了較大的改變，使現(xiàn)今配電網(wǎng)的改造和管理的難度系數(shù)大大增加。

2.2 不同的并網(wǎng)方式造成的影響

分布式光伏采用不同的并網(wǎng)方式會(huì)對(duì)配電網(wǎng)造成不同的影響，例如，如果采用離網(wǎng)運(yùn)行的方式則不會(huì)對(duì)電網(wǎng)造成影響，如果并網(wǎng)但是并未輸送功率會(huì)引起電壓的波動(dòng)，而如果采用并網(wǎng)且輸送功率的方式則會(huì)產(chǎn)生多方面的影響。

2.3 對(duì)電能質(zhì)量產(chǎn)生影響

光伏發(fā)電由于現(xiàn)今處于起步階段，規(guī)模較小，同時(shí)我國(guó)在光伏發(fā)電逆變技術(shù)上相較國(guó)外還有一定的差距，例如在并網(wǎng)逆變系統(tǒng)的電磁噪聲和電磁兼容性問題上以及并網(wǎng)逆變發(fā)電系統(tǒng)的最大功率跟蹤方面都有著不小的差距，這些都造成光伏發(fā)電并網(wǎng)影響電能質(zhì)量，其影響主要體現(xiàn)在電壓波動(dòng)和諧動(dòng)兩個(gè)方面，光伏發(fā)電主要是通過太陽光照進(jìn)而產(chǎn)生電能的，太陽照射的強(qiáng)度以及照射的時(shí)間的等都會(huì)對(duì)產(chǎn)生的電能造成一定的影響，使電能產(chǎn)生一定的時(shí)間、間歇等特點(diǎn)，這些都會(huì)對(duì)電網(wǎng)的電壓穩(wěn)定造成影響，容易造成波動(dòng)閃變，而隨著國(guó)家加快推進(jìn)分布式光伏的裝機(jī)容量，并網(wǎng)的光伏發(fā)電會(huì)越來越多，從而使這種影響越來越明顯，此外，分布式光伏接入的重要影響是造成饋線上的電壓分布改變，其影響的大小與接入容量、接入位置密切相關(guān)。光伏發(fā)電產(chǎn)生的直流電需要通過逆變器變?yōu)榻涣麟姴拍懿⒕W(wǎng)，在逆變時(shí)逆變器內(nèi)的電子器件會(huì)產(chǎn)生一定的諧波污染，除了諧波污染之外還會(huì)產(chǎn)生項(xiàng)間電壓不平衡等問題，在這之中諧波產(chǎn)生的危害更為嚴(yán)重，會(huì)引起多方面的問題。

2.4 對(duì)繼電保護(hù)的影響

中國(guó)的配電網(wǎng)大多為單電源放射狀結(jié)構(gòu)，使用較多的是速斷、限時(shí)速斷的方式進(jìn)行保護(hù)，這種保護(hù)是不具備方向性的。而當(dāng)光伏發(fā)電并網(wǎng)后，并網(wǎng)后的功率會(huì)使繼電保護(hù)范圍縮小，會(huì)造成對(duì)電網(wǎng)的保護(hù)能力的減弱，更有可能是其他的部分產(chǎn)生問題時(shí)會(huì)波及分布式光伏的繼電保護(hù)產(chǎn)生誤動(dòng)作，這些都會(huì)對(duì)電網(wǎng)的正常及安全運(yùn)行造成極大的影響，會(huì)對(duì)配電網(wǎng)絡(luò)的電能質(zhì)量造成極大的影響。

3 分布式光伏并網(wǎng)電能質(zhì)量評(píng)估

我國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展相較于其他國(guó)家發(fā)展較晚，現(xiàn)今使用的光伏并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)是國(guó)家電網(wǎng)制定的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)家的的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，此標(biāo)準(zhǔn)對(duì)光伏并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了詳細(xì)的說明。并網(wǎng)的交流電需要符合國(guó)家的相關(guān)管理規(guī)定，并應(yīng)對(duì)并網(wǎng)的電能質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)控，并應(yīng)在諧波、電壓不平衡度、直流分量、電壓波動(dòng)和閃變以及功率因數(shù)等電能質(zhì)量方面進(jìn)行監(jiān)控，上述電能參數(shù)需啊喲符合國(guó)家的并網(wǎng)電能的質(zhì)量規(guī)定。

4 光伏電站的功率控制和電壓調(diào)節(jié)

4.1 有功功率控制

通過10kV（6kV）～35kV電壓等級(jí)并網(wǎng)的分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)自身需要有一定的有功功率調(diào)節(jié)能力，需要能夠根據(jù)需要調(diào)節(jié)電源的有功功率輸出，使用分布式光伏發(fā)電最大輸出功率及功率變化率符合國(guó)家的相關(guān)規(guī)定，保障電網(wǎng)的順利運(yùn)行。

4.2 電壓/無功調(diào)節(jié)

分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)電網(wǎng)電壓調(diào)節(jié)的方式包括調(diào)節(jié)電源的無功功率、調(diào)節(jié)無功補(bǔ)償設(shè)備投入量以及調(diào)整電源變壓器的變比。

通過380V電壓等級(jí)并網(wǎng)的分布式光伏發(fā)電功率因數(shù)應(yīng)在0.98（超前）～0.98（滯后）范圍。通過10kV（6kV）～35kV電壓等級(jí)并網(wǎng)的分布式光伏發(fā)電電壓調(diào)節(jié)按以下規(guī)定：（1）同步電類型分布式光伏發(fā)電接入電網(wǎng)應(yīng)保證機(jī)端功率因數(shù)在0.95（超前）～0.95（滯后）范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)，并參并網(wǎng)點(diǎn)的電壓調(diào)節(jié)。（2）異步電機(jī)類型分布式光伏發(fā)電應(yīng)具備保證在并網(wǎng)點(diǎn)處功率因數(shù)在0.98（超前）～0.98（滯后）范圍自動(dòng)調(diào)節(jié)的能力，有特殊要求時(shí)，可做適當(dāng)調(diào)整以穩(wěn)定電壓水平。（3）變流器類分布式光伏發(fā)電功率因數(shù)應(yīng)能在0.98（超前）～0.98（滯后）范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)，有特殊要求時(shí)，可做適當(dāng)調(diào)整以穩(wěn)定電壓水平。在其無功輸出范圍內(nèi)，應(yīng)具備根據(jù)并網(wǎng)點(diǎn)電壓水平調(diào)節(jié)無功輸出，參與電網(wǎng)電壓調(diào)節(jié)的能力，其調(diào)節(jié)方式和參考電壓、電壓調(diào)差率等參數(shù)應(yīng)可由電網(wǎng)調(diào)度機(jī)構(gòu)設(shè)定。

5 結(jié)束語

文章針對(duì)分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)的原理以及對(duì)配電網(wǎng)的電能質(zhì)量的影響進(jìn)行了介紹，根據(jù)國(guó)家相關(guān)規(guī)定對(duì)光伏發(fā)電并網(wǎng)需要對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)光伏并網(wǎng)后對(duì)電能質(zhì)量造成的影響，包括諧波、電壓偏差、電壓不平衡、電壓波動(dòng)和閃變、電磁兼容等進(jìn)行評(píng)估，并提出相關(guān)的建議或改進(jìn)措施。

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