大型并網光伏電站對電網的影響分析

摘 要：太陽能發電作為一種清潔可再生能源，對石油、煤礦、天然氣等有很好的替代作用，因此發展光伏發電技術有利于解決能源問題。目前我國的光伏發電系統尚處于初級階段，因此加強對光伏發電的研究有重要的經濟現實意義。文章先對并網光伏發電的系統進行了介紹，然后分析了并網光伏發電的特性，最后針對大型并網光伏電站對電網的影響進行了深入分析，為制定相應的技術措施提供了支持。

關鍵詞：光伏發電；并網；影響

能源是社會發展進步的重要物質基礎，對人類的生存發展有決定意義。由于常規能源如石油、煤礦及天然氣等的儲量有限，燃燒產生的大量二氧化碳、硫氧化物等對環境造成很大破壞。全球能源一旦枯竭，必然引發新一輪的經濟危機，加劇國與國之間的矛盾沖突。雖然核能源不存在有害氣體，但目前對于核能的利用技術還不成熟，對核泄漏和核廢料的處理手段欠缺。另外由于技術條件限制，風能發電存在不穩定、成本高、難維護等特點。光伏發電作為一種可再生能源，擁有獨特的優勢，其應用前景廣闊，開展光伏發電應用推廣具有巨大的經濟價值和現實意義。

1 并網光伏發電系統概述

并網光伏系統是一種分布式發電方式，工作時先將太陽能電池組件產生的直流電轉換成滿足電網要求的直流電，然后并入公共電網。并網光伏系統的核心部件是并網逆變器，包含了電網信號檢測、輸出電流控制、最大功率點跟蹤、抗孤島等，是集檢測、控制、并網和保護為一體的裝置。目前我國并網光伏電站的發展尚處于初級階段，并網光伏發電站對電網的影響還需進一步的探討和研究。并網光伏發電的方式不同于常規發電，并網光伏發電的能量密度低、穩定性和調節能力差，發電量容易受天氣及地域的影響，因此并網發電后會對電網產生一定的影響。并網光伏發電不能套用常規發電的并網技術和接入計算方法，對于不同容量、不同并網方式和系統配置的光伏發電系統，應根據實際情況按要求接入不同的輸電網或配電網。由于國內還沒有比較全面可操作的管理標準和技術規范，因此對于并網光伏系統的評估尚不完善，從而影響了并網光伏技術的發展。造成這種情況的主要原因是目前國內對并網光伏發電系統的特性還不熟悉，包括光伏系統本身以及光伏對電網的影響等，因此進一步研究并網光伏發電系統的特點，對推動光伏并網技術的發展、加快能源結構調整、提高清潔能源利用率都有十分重要的意義。

2 并網光伏電站的發電特性

2.1 光伏發電具有間歇性、隨機性的特點，這些規律難以預測，因此光伏發電還無法參與電力平衡的計劃，光伏發電只能依據《可再生能源法》，并網后有電網公司收購，不能單獨運行。

2.2 光伏發電需要太陽輻射能作支持，因此只能在白天發電，夜晚不能發電，并且雨雪天的發電率較低。光伏發電的能力隨太陽輻射的增強而增強，中午時發電能力達到最大。

2.3 光伏發電站工作時，需要調整電網中其他電源的出力，提供一定的負荷保證光伏發電供電。當光伏發電收天氣等因素影響時，又需要其他電源提供補償，從而保證光伏發電的穩定性和可靠性。

2.4 光伏發電的功率受天氣因素的影響很大，通常比電網正常的負荷變化快，如當天空中有云層遮擋陽光時，光伏發電站的發電量會迅速減少70%。

2.5 光伏發電所需旋轉備用大。由于光伏發電的特殊性，其可調容量不能隨臨時起停機完成，所以要處于旋轉備用狀態，大型光伏發電裝機容量大，因此旋轉備用也較大。

2.6 光伏發電傳輸距離遠。由于太陽能發電需要大規模的集中開發，我國對于太陽能發電的開發多集中在西北、華北等日照資源豐富的戈壁荒漠地區，而且由于該地區地廣人稀，對發電量的消耗較小，因此光伏發電需要經過長距離傳輸至需要的地區。

3 大型并網光伏電站對電網的影響

大型并網光伏電站的接入，會對傳統電網的規劃設計、調度運行、電網保護等方面產生影響。分析這些影響對制定相關技術措施并保證電網正常運行有重要意義。以下對光伏發電并網的影響進行詳細地介紹：（1）光照條件的影響。由于光照的隨機性、間歇性以及周期性，因此光伏電站發電對電網會產生影響。光照不穩定會引起電站輸出功率出現大的隨機波動，間歇性的功率波動會對降低電網的電能質量。（2）光伏發電并入電網往往會造成各種擾動，這嚴重影響了電網系統的電能質量，主要表現在電壓閃爍和諧波、電壓脈沖、電壓跌落、瞬時供電中斷等電能質量問題。當光伏發電經過電子逆變器并網時，容易導致三相電流和諧波的不穩定，使輸出的功率出現波動，會造成電網電壓的頻閃波動。（3）光伏發電并網后將會對電網的調峰能力造成影響。由于光伏發電站工作時，需要調整電網中其他電源的出力，提供一定的負荷保證光伏發電供電。當光伏發電受天氣等因素影響時，又需要其他電源提供補償，從而保證光伏發電的穩定性和可靠性。（4）對于大型并網光伏系統，其光伏電站的數量和規模都較大，相應地受光照條件的影響，將會出現輸電線的電壓穩定性問題。（5）并網光伏接入配電網會使電網變成多電源結構，同時導致潮流和短路電流大小、流向及分布特性發生變化。（6）光伏發電系統對電網的保護造成影響。當光伏發電系統出現線路故障時，會影響繼電保護以及重合閘。目前我國中低壓電網多是不接地單側電源和輻射性供電網絡，基于斷路器的三段式進行變電站保護，主線上裝有自動跳閘裝置。大型光伏發電站的并網將使電網改變傳統的單電源輻射型網絡，變為兩端或多端網絡，因此會改變故障電流的大小，引起斷路器保護和重合閘失靈。同時光伏發電系統自身的故障也會對系統的保護產生影響，當光伏發電系統的孤島保護功能不能適應重合閘裝置時，就會引起非同期合閘。

4 結束語

光伏發電是一種新能源技術，因其獨特的優勢受到國際的廣泛關注。光伏發電技術是可再生能源利用的有效形式，同時作為電網的重要補充，因此光伏發電在我國得到了大力發展，然而由于光伏發電自身的特點，當其接入電網時會對常規電網的運行規劃和管理等方面造成很多影響，因此分析這些影響產生的原因，對于制定相關的技術措施和管理規范有重要的研究和實用價值。

參考文獻

[1]崔容強，趙春江，等.并網型太陽能光伏發電系統[M].北京：化學工業出版社，2007.

[2]劉飛，段善旭，等.光伏并網發電系統若干技術問題的研究[J].太陽能，2004（4）.

[3]趙為.太陽能光伏并網發電系統的研究[D].合肥：合肥工業大學，2003.