試論光伏并網發電系統對電網的影響

常州天合光伏發電系統有限公司 213000

摘要：光伏并網發電系統與獨立光伏發電系統相比，可將所發電能直接饋入電網，以電網為儲能裝置，省掉蓄電池，從而大大降低投資成本，并且對公共電網能起到調峰作用，有利于改善電力系統的負荷平衡，從而促進了光伏發電的大規模發展，但同時對電網的安全穩定運行也帶來了一定影響。本文結合實際，分析當前光伏并網發電系統的特點，總結光伏并網發電系統對電網的影響，并對光伏并網發電系統的未來發展趨勢進行展望，為相關人員提供理論參考。

關鍵詞：光伏并網發電系統；電網；影響

隨著全球氣候變暖及空氣污染狀況越來越受人們關注，傳統的火力發電也面臨著資源枯竭和環境污染，采用可再生清潔能源發電也成為當前國際社會的共識。近年來，隨著光伏組件發電效率的不斷提升，光伏發電的優勢也逐漸凸顯出來，光伏發電在全球諸多國家中均受到了重視。我國從20世紀70年代開始進行光伏發電，經過多年的發展，光伏發電已取得了一定的成就。光伏并網發電系統屬于光伏發電系統中的一種，是指由光伏方陣、控制器、并網逆變器組成，將光伏組件發出的直流電經過并網逆變器轉換成符合電網要求的交流電后，直接并入公共電網的一種發電系統。光伏并網發電系統可將所發電能直接饋入電網，但其發電過程穩定性較差，并對電網也會產生一定影響。以下對光伏并網發電系統對電網的影響進行具體闡述。

一、光伏并網發電系統的特點

光伏并網發電系統并網方式主要根據實際設計容量狀況進行選擇，包括380V、10kV、35kV及以上等。以我司實際建成的光伏發電站為例，山東臨朐鋁業15MW屋頂選擇了380V電壓并網，而在江蘇常州普利斯通2MW光伏發電站則選擇了10kV電壓并網。筆者通過分析光伏并網發電系統的實際運行狀況，總結出光伏并網發電系統主要具備以下特點：第一，光伏并網中逆變器主要采取電壓源電流控制方法，以控制輸出電流來跟蹤電壓，第二，并網逆變器以最大功率跟蹤點MPPT來提高太陽能利用率，但不具備調節能力。第三，光伏并網發電系統受天氣影響較大，某系統檢測結果顯示，其發電功率最大變化率可達到14%P/s。第四，光伏并網發電系統在出現大容量并網時，常使用常規發電機組進行補償，從而增加了發電成本。第五，逆變器輸出輕載會增加諧波，影響電網。第六，逆變器具備抗孤島保護能力，但其與負荷變化狀況存在緊密關聯，導致抗孤島檢測效果差，甚至會出現失敗狀況。

因此，當前光伏并網技術仍存在一定缺陷，且當前光伏發電正向大容量方向發展，當前逆變器的保護功能無法滿足需求，難以保證電網的穩定、安全運行。

二、光伏并網發電對電網的影響

（一）光伏并網發電與負荷特性

光伏發電受環境影響較大，其發電功率會隨著光照增強而增大，一般狀況下，晴天光照時，其功率峰值一般處于日照最強點，約為10-14點[1]。而當光伏并網發電向大容量發展后，其負荷曲線也將發生變化。如在某光伏發電園區，其負荷峰值出現在9點左右，而在10-14點之間，等效負荷呈現為變小狀況。

（二）光伏并網發電與電網規劃

隨著光伏并網發電的大容量發展，其負載及反送功率也會呈現出一定的變化，進而使得原有的電網難以滿足需求，需根據實際狀況重新規劃，重現調度電網的運行方式，在一定程度上增加了相關人員的日常工作量，也增加了資金投入。

（三）光伏并網發電與調度

當前光伏發電還不成熟，自動化功能還不完善，進而使得其調度狀況難以隨著電網電壓、頻率等變化而變化。在原有的調度下，電網相關數據的變化，將直接導致電網可調度發電容量減少，進而導致電網控制及調度工作越來越難[2]。

（四）光伏并網發電與電壓

光伏并網發電向大容量方向發展，光伏發電在電網的饋線末端及終端接入狀況越來越多，而電網中存在反向潮流，進而使得光伏并網發電的電流在電網中將受饋線影響，產生壓降狀況，使得變電站側的電壓降低，而負荷側電壓與變電站側電壓處于不等狀態，進而使得負荷側電壓出現越限[3]。此外，根據電壓與電流的關系，當光伏并網發電中電流出現變化時，電流勢必會隨之發生一定變化，而光伏并網發電的發電功率與光照狀況存在緊密關聯，進而會導致電壓波動更大，可能會引起電網中相關無功調節裝置出現頻繁動作，影響相關調節裝置使用壽命，影響電網運行安全。

（五）光伏并網發電與與電網保護

當前我國中低壓電網主要分為兩種：輻射型供電網絡和不接地單側電源[4]。當前變電站的保護原理主要包括三種：主饋線上的自動重合閘裝置、支路中的熔斷器及斷路器上的三段式電流保護裝置。而當前光伏并網發電向大容量發展，使得電網不再是單電源輻射狀網絡，而轉變為雙端甚至多端網絡，進而引起故障電流相關方向、持續時間、電流大小等均發生變化，上述變化可能會導致斷路器出現拒動、誤動狀況，從而導致熔斷器失去原有選擇性和保護性能，電網安全運行難以保障[5]。此外，光伏并網發電系統自身故障及其抗孤島保護功能、自動重合閘也會出現相應變化。

（六）光伏并網發電與分布式發電單元

少量分布式發電單元對電網影響不大，而當分布式發電單元達到一定限度時，將會導致系統中電壓閃變、諧波、網損、有功無功潮流、元件電負荷等相關特性均會出現變化，導致電網運行質量、穩定性、安全性均受到影響[6]。

三、光伏并網發電發展方向

光伏并網發電大容量是未來發電的發展趨勢，而當前電力系統難以滿足發展需求，還需不斷提升電力技術，促進電網的安全穩定運行。在電力儲能技術是當前電力系統發展中的必備技術，也是保證電力系統實現有功和頻率調節的重要依靠，也是抑制電網中功率波動、抑制電網系統故障電流及平衡負荷、促進系統穩定性的重要保障[7]。

諧波是影響電網穩定安全運行的重要因素，因此加強對諧波抑制的研究存在極大的實際意義。根據當前并網逆變器的相關性能，進行諧波抑制的主要方法包括兩種：第一，采取群控技術，即將逆變器并聯，促進逆變器高效工作，并促進逆變器之間協調運行，從而提高逆變器發電功率，減少諧波。第二，通過補償，在逆變器中集成濾波器，從而抵消諧波[8]。此外，研制出新型的并網逆變器也是解決當前電網問題的重要方法。

結束語

光伏并網發電是當前發電的主要發展趨勢，環保、資源可再生性等相關特點使得其具備良好的運用前景。但傳統電網難以滿足光伏并網發電的需求。因此，加大光伏并網發電對電網的影響研究，積極研究出符合并網發電的相關技術及處理方法，保證電網的安全穩定運行，最大限度發揮光伏發電的效果，具有重大研究價值。

參考文獻：

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