光伏發電系統接入電力輸配網常見問題及對策研究

馬士明

（河南省奕旭電力工程有限公司，河南 安陽 456400）

光伏發電系統接入電力輸配網常見問題及對策研究

馬士明

（河南省奕旭電力工程有限公司，河南 安陽 456400）

當前，新能源已經成為廣受社會各界關注的熱點課題，而太陽能發電憑借自身清潔、環保等特點，在我國多個省市自治區大規模投產，產生了巨大經濟效益的同時，也帶來了可觀的社會效益。但是光伏發電系統接入大電網的過程中，涉及到多方面的問題，尤其是對輸配網多方面的影響，更是成為影響光伏發電在我國大規模建設的重要因素。文章從太陽能光伏發電系統的發展現狀為出發點，重點對包含光伏并網發電系統對電力輸配網的影響進行了分析，然后在整體研究含光伏發電系統的電力系統運行情況的基礎上，提出了相關的意見和建議。

太陽能；光伏發電；并網；輸配網；問題；對策

1 太陽能光伏發電系統的發展現狀

太陽能資源在當前階段世界環境問題日益突出的今天，已經成為新能源開發的主流方向之一，并在數十年的發展過程中逐步走向成熟。從1950年至今，太陽能光伏發電技術不斷完善和成熟，已經在世界多個國家得到了廣泛地應用，尤其是當前環境污染問題和資源問題日益嚴峻的大環境下，光伏發電技術更是得到了包括中國在內的各國政府的廣泛重視。大型光伏并網電站，作為光伏發電技術成熟的標志，為太陽能規模利用提供了必要的支持。國際能源機構(IEA)所提供的統計數據顯示，全球范圍內生物質能3TW，而風能實際可開發資源也僅為2TW，而太陽能實際可開采資源高達600TW，而光伏發電市場也同樣增長迅速，年均增長量始終保持在30%左右，市場潛力巨大。

2 光伏并網發電對電力輸配電網的影響

在實際的應用過程中，光伏發電系統和其它性能源發電系統一樣，具有隨機性強、穩定性差、可控性不足以及調節能力不足的問題，并入大電網之后，必將對電網的運行帶來一定的負面影響。

2.1 對電力輸配電系統保護的影響

大輸配電網中如果介入多個光伏發電系統之后，系統短路電流將會在段時間內大幅度增加。而這種情況之下，原有的熔斷器將非常容易出現誤動作，過流保護作用基本喪失。同時，光伏發電系統并網之后，將會導致電網從傳統的輻射狀、無方向的網絡轉化為含有多電源的雙向網絡[1]。這種情況之下，傳統的熔斷器由于設計之初并沒有考慮方向性問題，因此在光伏發電系統并入輸配電網之后，無法繼續發揮作用。我們必須從多個角度、多個層次重新設計輸配電系統保護裝置，甚至重新規劃整個保護體系。

2.2 對電能質量的影響

一方面，光伏發電系統本身可控性較差，而且受到自然因素影響較大，因此在接入大電網之后，必然對電能質量產生一定的不利影響。另一方面，光伏發電系統啟動也同樣會導致大電網電壓的閃變，尤其是啟動過程中所產生的諧波，更是嚴重地干擾大電網的整體穩定性。

2.3 對運行調度的影響

并網之后，光伏發電系統必須對輸出功率進行遠程調控，只有這樣才能夠保證輸配電網運行的穩定性。而當前我國光伏發電系統，實際上是以地區電網調度為基礎的，而不同的光伏電廠發電成本不同、送點成本不同，如何經濟地進行調度將會是一個非常復雜的問題[2]。

3 含光伏發電的電力系統運行分析對策

3.1 電能質量分析

如上文中所介紹的，大電網中接入多個光伏發電系統之后，將會產生浪涌、電壓脈沖、諧波等一系列電能質量問題。而現有技術水平之下，一般我們只能通過降低光伏發電系統并網、脫網次數的方式來規避上述問題。同時，多功能逆變器控制策略在改善并網后的電能質量，也有一定的積極作用。如果能夠和當前智能電網相配合，將會有效地改善含光伏發電系統的并網后電能整體質量。

3.2 繼電保護設計

作為一個多方向的多電源系統，含光伏發電系統的電力系統必須以具有方向性的繼電保護裝置來完成繼電保護。一般情況下，我們可以采用切源方案和孤島方案兩種方案設計繼電保護。前者強調在故障狀態下斷掉所有光伏發電系統，而后者則主要是通過速斷等手段，通過光伏發電系統獨立承擔部分供電負荷。相對于切源方案來說，孤島方案無疑對電網的整體影響較小。

3.3 故障處理與可靠性分析

無論是輸配電網的整體結果還是運行特性，都將在大規模介入光伏發電系統之后出現明顯的改變。而這種情況下，顯然不能采用傳統的故障診斷方法來進行診斷。同時，光伏發電系統并入大電網之后，對于大電網的整體穩定性所產生的負面影響不容忽視，尤其是接入容量、裝機位置等因素的改變，更是會直接導致故障診斷、處理方式方法的改變。因此，在故障診斷和處理過程中，需要從電網的實際情況出發，系統分析負荷相、電壓頻率控制等參數出發，選擇針對性的運維方法。

3.4 優化調度與協調運行

區域內負荷需求，是我們進行光伏并網發電系統負荷優化調度的基礎和前提。在實際的操作過程中，應通過科學合理地調度策略來保證全網電能運行的經濟性。同時，我們應充分考慮到光伏發電的清潔性特征和低碳特征，適當地增加使用率，借此來推動光伏發電產業的發展。

而分布式光伏電源接入大電網之后，微網既要能夠與大電網并網運行，又要能夠孤網獨立運行，還需要實現運行模式的無縫切換。而微網和大電網之間的并網，必須在充分考慮其穩定性的基礎上進行，尤其是微電網高滲透率下與大電網相互作用的問題，更是值得我們給予應有的關注和重視。

4 結束語

當前我國市場經濟的快速發展，為我國光伏發電產業提供了廣闊的市場空間，而技術的進步和完善，則為其提供了強有力的技術支持。加上當前環境保護問題的日益嚴峻，光伏發電已經成為我國可持續發展的重要方向，也同樣是節能減排應有的必要措施。而如何保證光伏發電系統科學、平穩的并入大電網中來，值得我們深思。特別是當前我國開始了大規模光伏發電廠的建設，這一問題更為突出。文章僅對光伏發電系統接入電力輸配網過程中的常見問題進行了分析，希望能夠為后續研究提供一些理論上的支持。

[1]夏清等.低碳電力調度方式及其決策[J].電力系統自動化,2010,(11):5.

[2]劉樹,劉建政,等.太陽能發電并網系統的仿真分析[J].電力電子,2003,(2):24-28.

TM615

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1671-3818（2016）04-0069-02