光伏發電接入對配電網電壓穩定的影響研究

張帥帥

摘 要：光伏發電接入配電網時會對電網電壓造成較大影響，本文著重研究光伏發電接入配電網后電網負荷特性，分析因光伏發電輸出對電網電壓波動造成的影響，僅供參考。

關鍵詞：光伏發電；配電網；電壓波動

近年來由于太陽能技術的不斷發展與完善，在我國電力資源生產總值中光伏發電所占比例逐年遞增，太陽能作為可再生的能源，其在未來的發展前景十分可觀，再加之太陽能資源無處不在，光伏發電廠建設周期短，其未來在再生能源領域中的占比必將越來越大。分布式光伏發電簡稱PV，因PV能更好地貼近用戶，且其靈活的配置特性和可靠的供電特性，使其具有非常高的社會效益和經濟效益，鑒于此，我國相關部門在2009年頒布了“金太陽”政策。但要想讓PV更好地發揮作用，我們就不得不考慮其接入配電網后對配電網電壓穩定性的影響，如何妥善解決接入穩定性問題，是提高光伏發電應用技術的重中之重。

1 PV結構分析

PV裝置主要成分為硅材料，其用半導體材料將太陽中蘊含的光能和熱能直接轉化成電能，典型的PV是由太陽能電池板、控制裝置、電池、負載和變化器等組件構成。系統通過將光伏電池陣列產生的直流電輸送至交流電網，其能量的轉換與傳輸方式全部由逆變器完成。

2 影響PV接入配電網穩定性的問題及對策分析

PV極易受環境影響，電網運行時，當中低壓電網接入高壓電網時，并網會給電網系統帶來較大影響，大電網在技術手段、接入標準規范、配電系統規劃等方面仍存在較多問題，這些問題都會成為干擾高中低電網配電穩定性的因素。

2.1 仿真技術研究

目前仿真技術仍是研究配電網穩定運行與安全控制的主要手段，PV并網方式較為特殊，其系統動態與穩態特性相比傳統發電系統有很大區別，傳統電網的分析工具難以勝任PV接入高電壓電網的設計、規劃和研究工作，再加之PV通過微網接入高壓電網具有較強的復雜性，也增加了研究工作的難度。為真實有效地研究高中低電網的并網技術，建立PV特點研究試點是非常必要的，有利于解決傳統試驗研究工作中的不足問題，利于研發更加先進的仿真設備與技術。基于PV特性分析其在電力系統中建立PV及控制系統動靜態模型，并與實際PV做對比，完善實際PV及控制系統存在的不足之處，使系統的仿真軟件具備計算分析高中低電網并網的能力，為大電網與PV互相影響試驗提供可靠的技術支持。

2.2 制定規范的技術標準

現階段我國太陽能發電技術仍落后于發達國家，缺少自主研發技術是制約我國太陽能事業發展的重要因素，關于太陽能公共電網設計和接入標準等問題尚未妥善解決，致使我國太陽能發電技術遠未達到成熟的標準。尤其是現行我國太陽能發電技術標準與規范主要針對并網設備制定，而沒有相關制度約束和規定大電網接入大規模光伏發電應具備的技術條件與軟件支持。為建立有序的太陽能發電產業鏈，將大自然賜予我們的寶貴資源發揮到極致，盡可能降低PV對公共電網的影響，全面開展太陽能發電介入公共電網的技術標準與規范工作勢在必行。筆者認為，要想解決該問題，首先應研究PV控制的特性與技術參數，分析其接入大電網時能承受多大的干擾，并制定統一的標準，研究PV并網規模，分析無功率配置與電能質量技術指標，并制定健全的PV接入大電網標準，保障新型發電系統與控件接入時不會影響到大電網運行的安全性和穩定性。

2.3 科學控制電網的運行

因太陽能發電具有較強的不確定性因素，會降低電網短期內的預測負荷準確性，提高了傳統發電的難度。PV接入配電網會增加配電網中的電源點，導致電源點的單點規模小而分散，增加了控制電源的難度，導致電壓及武功調度無法適應接入需求，會影響配電網電壓的安全性與頻率穩定性，因此，PV接入配電網后會提高配電網控制運行的難度，給傳統電源的控制運行造成困難。不僅如此，PV運行具有多樣性與控制程度差異化明顯等特點，隨著我國太陽能發電工程增多與規模提高，逆變器諧波會導致配電網諧波水平持續提高，使PV鐵磁諧振現象變得愈加不可控。鑒于此，筆者認為提升能源優化與經濟管控方法是解決該問題的主要措施。優化PV接入配電網后能源優化方法能夠提高配電網運行的安全性與經濟性，使能源高效利用變成現實，具體操作時，技術人員應結合PV發電特點分析電網運行安全的優化控制可行性與經濟性，從而最大程度的使可再生能源合理分配與應用。同時，應合理分配不同形式的能量，減少配電網中配電設備的損耗，確保電網運行的安全性與穩定性。分析電力系統安全性與穩定性離不開動態仿真與潮流計算技術，建立動力模型計算電網不同運行狀態下不確定因素的發生率是較為可行的做法。隨著PV應用愈加廣泛，大規模的并網已勢在必行，研究典型PV運行方式，模擬故障場景并對典型的故障加以修正，提高預測PV功率的準確性，在不確定性因素較多時制定切實可行的運行及發電計劃，是確保光伏發電接入配電網電壓穩定與安全的有效保障。

3 總結

環保和節能理念的誕生推動了光伏發電事業的不斷發展，因光伏發電成本降低與技術成熟度不斷提高，除經濟法規與政策方面的問題外，如何提高光伏發電介入配電網后的安全性已經成為制約光伏發電事業發展的重要因素。各界應大力發展光伏發電技術，盡早攻克并網技術難題，主動出擊探索并網易發生的安全隱患，引導并網工程有序發展，最大程度發揮可再生資源的優勢，為子孫后代謀福祉。

參考文獻

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（作者單位：國網河南沁陽市供電公司）