分布式光伏發(fā)電如何與配電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展

趙軍亮

國網(wǎng)河南省電力公司新鄉(xiāng)供電公司

分布式光伏發(fā)電如何與配電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展

趙軍亮

國網(wǎng)河南省電力公司新鄉(xiāng)供電公司

能源和環(huán)境的危機(jī)，促進(jìn)了太陽能等新型可再生能源的開發(fā)利用。分布式光伏發(fā)電充分發(fā)揮了光伏發(fā)電與分布式技術(shù)的綜合優(yōu)勢，成為了新型可再生能源開發(fā)利用的重要方式，這類方法雖能避免分布式光伏發(fā)電接入可能對配電網(wǎng)產(chǎn)生的不利影響，但也從根本上限制了分布式光伏發(fā)電的發(fā)展。電網(wǎng)已經(jīng)成為國內(nèi)外學(xué)術(shù)和工程應(yīng)用技術(shù)研究的重點(diǎn)領(lǐng)域，為分布式光伏發(fā)電發(fā)展創(chuàng)造了廣闊的空間。分布式光伏發(fā)電和主動配電網(wǎng)技術(shù)雖然有著密切的內(nèi)在聯(lián)系，但在發(fā)展進(jìn)程以及關(guān)注點(diǎn)上也有一些區(qū)別，相互協(xié)調(diào)則更有利于促進(jìn)二者的共同發(fā)展。

分布式光伏發(fā)電；配電網(wǎng)；協(xié)調(diào)發(fā)展

1 分布式光伏發(fā)電

首先，與傳統(tǒng)配電網(wǎng)負(fù)荷的單向潮流不同，分布式光伏發(fā)電裝置的接入將在配電網(wǎng)中形成雙向潮流，另外，太陽能輻射強(qiáng)度的隨機(jī)波動性，直接決定了分布式光伏發(fā)電裝置輸出功率的可預(yù)測性和可調(diào)度性差。因此，分布式光伏發(fā)電將對配電網(wǎng)的電壓特性、繼電保護(hù)、短路特性等嚴(yán)生影響，對配電網(wǎng)是一個(gè)潛在的不穩(wěn)定因素。

其次，分布式光伏發(fā)電嚴(yán)生的電能，一般都需要利用電力電子裝置進(jìn)行電能變換后才能并入電網(wǎng)，而電力電子裝置工作產(chǎn)生的諧波，可能對電網(wǎng)的電能質(zhì)量嚴(yán)生不利影響。另外，電力電子裝置在動態(tài)調(diào)節(jié)和控制慣性、過載能力、故障穿越能力等方面，與傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)有很大的差異，也被看作是電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行的潛在風(fēng)險(xiǎn)。當(dāng)分布式光伏發(fā)電接入容量的比例較小時(shí)，這些特性差異對電網(wǎng)的影響可以忽略，而隨著接入容量比例的不斷增加，其對電網(wǎng)穩(wěn)定性的威脅也越來越顯著，并終將達(dá)到電網(wǎng)難以耐受的程度。

最后，分布式光伏發(fā)電在投資和嚴(yán)權(quán)主體，以及建設(shè)位置分布上更傾向于分散，應(yīng)用環(huán)境以及客戶的需求也更加多樣化，調(diào)度和控制的要求更加簡便靈活和多變。如果沿用傳統(tǒng)電力系統(tǒng)相對集中的規(guī)劃、設(shè)計(jì)建設(shè)以及管控模式，將在很大程度上限制分布式光伏發(fā)電技術(shù)優(yōu)勢的發(fā)揮。因此，分布式光伏發(fā)電的推廣應(yīng)用，給配電網(wǎng)運(yùn)營管理以及相關(guān)行業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的制定與執(zhí)行都提出了新的要求。

2 配電網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)

2.1 柔性組網(wǎng)技術(shù)

結(jié)合配電網(wǎng)連接方式及設(shè)備型式，利用各種電力電子裝置，通過柔性變壓、雙向潮流控制、電能質(zhì)量治理、不間斷供電等多種柔性控制技術(shù)，為電網(wǎng)提供靈活調(diào)節(jié)能力，使交流、直流、交直流混合等多種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)發(fā)揮各自優(yōu)勢，互聯(lián)共存，提升分布式光伏發(fā)電接納能力、供電可靠性和供電能力。

2.2 保護(hù)技術(shù)

基于模式識別、多信源、大數(shù)據(jù)等技術(shù)，通過直流保護(hù)、自適應(yīng)保護(hù)、網(wǎng)絡(luò)保護(hù)等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)故障的準(zhǔn)確判斷、可靠隔離和故障區(qū)段的準(zhǔn)確識別。

2.3 即插即用技術(shù)

基于標(biāo)準(zhǔn)化接口，結(jié)合感知元件和信息交互技術(shù)，管理本地與配網(wǎng)間的信息和電力雙向流動，具有自檢測、自診斷、自保護(hù)功能，能夠被配電網(wǎng)自動識別，并在線自動納入管理。

2.4 新能源接入電壓控制技術(shù)

新能源接入增大了電壓調(diào)節(jié)難度。通過本地和全局電壓協(xié)調(diào)控制，一方面對本地電壓控制環(huán)節(jié)和控制能力進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤和實(shí)時(shí)預(yù)測，向系統(tǒng)預(yù)報(bào)本地?zé)o功需求和無功可調(diào)節(jié)量，由系統(tǒng)進(jìn)行全局優(yōu)化;另一方面根據(jù)系統(tǒng)指定的電壓控制值，通過本地各無功電壓控制環(huán)節(jié)的聯(lián)合控制，保證接入點(diǎn)新能源接入的電壓安全。

2.5 可再生能源高滲透區(qū)域諧波治理技術(shù)

為了適應(yīng)大量間歇波動性可再生能源、電力電子裝置、不平衡和非線性負(fù)載接入，需解決這些單元之間引起的諧波超標(biāo)和諧振問題。利用可再生能源并網(wǎng)變流器、有源濾波器等電力電子裝置吸收諧波，并為系統(tǒng)提供一定的阻尼抑制諧振，保證配電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行和高質(zhì)量供電。

3 分布式光伏發(fā)電與主動配電網(wǎng)的協(xié)調(diào)發(fā)展分析

3.1 政策規(guī)劃

目前我國分布式光伏發(fā)電與主動配電網(wǎng)的有效結(jié)合方式主要有3種：1)在電網(wǎng)架構(gòu)薄弱地區(qū)、缺電地區(qū)，以提高地區(qū)供電能力為主，提高有效供電過程中電壓的穩(wěn)定性、電壓自適應(yīng)控制、分布式光伏發(fā)電的高滲透率接入、并離網(wǎng)切換，以及微網(wǎng)運(yùn)行控制等技術(shù)方面的改進(jìn)；2)以城鎮(zhèn)地區(qū)為主，分布式光伏發(fā)電密度較高、接入點(diǎn)分散，以供電電能質(zhì)量控制、提高能量利用效益、優(yōu)化控制潮流特性等技術(shù)改進(jìn)為重點(diǎn)研究內(nèi)容；3)工業(yè)園區(qū)等生產(chǎn)區(qū)域，分布式光伏發(fā)電以大規(guī)模、連片式、流暢性為主要特點(diǎn)進(jìn)行電壓供應(yīng)，需要解決的是遠(yuǎn)程調(diào)度、繼電保護(hù)、功率預(yù)測等技術(shù)工作。

3.2 技術(shù)規(guī)范

隨著近年來分布式光伏發(fā)電的應(yīng)用推廣，技術(shù)規(guī)范的約束方式多體現(xiàn)出的弊端越來越顯著。分布式光伏發(fā)電與主動配電要協(xié)調(diào)發(fā)展，必須對傳統(tǒng)配電網(wǎng)進(jìn)行升級，構(gòu)建完整的創(chuàng)新和發(fā)展體系。在當(dāng)前的分布式光伏發(fā)電技術(shù)的發(fā)展階段，主動配電網(wǎng)的進(jìn)步和發(fā)展，對提高電力系統(tǒng)的可調(diào)度性和穩(wěn)定性都具有重要價(jià)值。在未來主動配電網(wǎng)發(fā)展的高級階段，技術(shù)特征應(yīng)該會集中體現(xiàn)在主動配電網(wǎng)的內(nèi)部負(fù)荷、儲能裝置、分布式發(fā)電裝置、能量管理系統(tǒng)等各項(xiàng)技術(shù)內(nèi)容之間的聯(lián)合調(diào)控和配合程度上。技術(shù)規(guī)范是指通過循序漸進(jìn)的方式，引導(dǎo)傳統(tǒng)配電網(wǎng)向主動配電網(wǎng)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。

3.3 實(shí)驗(yàn)示范

通過對分布式光伏發(fā)電與主動配電網(wǎng)的結(jié)合方式和應(yīng)用典型進(jìn)行實(shí)驗(yàn)示范，對電力供應(yīng)薄弱區(qū)域進(jìn)行重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)，研究控制技術(shù)的開發(fā)和發(fā)展。城鎮(zhèn)內(nèi)，主動配電網(wǎng)絡(luò)通過借助儲能設(shè)備和負(fù)荷管理，重點(diǎn)對分布式發(fā)電裝置的靈活接入和分散運(yùn)行進(jìn)行觀測、研究，從而確定針對整個(gè)供電網(wǎng)絡(luò)的控制策略。調(diào)節(jié)負(fù)荷、儲能裝置、分布式光伏發(fā)電的控制等，需要在配電網(wǎng)內(nèi)部的功率和電壓處于一定范圍內(nèi)時(shí)，才能保證配電網(wǎng)的安全穩(wěn)定和高效運(yùn)行。

結(jié)語

借助主動配電網(wǎng)技術(shù)的支撐，分布式光伏發(fā)電可望實(shí)現(xiàn)寬限接入，并通過與儲能裝置、負(fù)荷的聯(lián)合調(diào)控，發(fā)揮更大作用，具有更廣闊的發(fā)展前景。主動配電網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)的研究是當(dāng)前的熱點(diǎn)，為了更好地促進(jìn)分布式光伏發(fā)電和主動配電網(wǎng)的協(xié)調(diào)發(fā)展，應(yīng)該在政策規(guī)劃、技術(shù)規(guī)范和實(shí)驗(yàn)示范等多個(gè)方面，結(jié)合雙方特點(diǎn)和要求，合理設(shè)計(jì)發(fā)展路徑。

[1]繆立恒.分布式光伏接入對配電網(wǎng)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行影響的研究[D].華北電力大學(xué),2015.

[2]楊永標(biāo).光伏電站分布式接入配電網(wǎng)保護(hù)研究[D].南京理工大學(xué),2013.