光伏發電系統接入電力輸配網常見問題分析

劉霞

摘 要：近些年來，太陽能光伏發電受到了更加廣泛地關注，太陽能光伏發電憑借著自身清潔、環保等多方面的優勢已經投入到電力生產中，產生了十分可觀的經濟效益和社會效益。本文中，筆者首先簡要介紹了光伏發電系統的發展現狀；其次，較詳細分析了光伏并網發電對電力輸配電網的影響；最后，重點探討了含光伏發電的電力系統運行的對策，希望能夠為今后的相關研究提供一定的參考。

關鍵詞：光伏發電；輸配網；問題及對策

中圖分類號：TM615 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）14-0198-02

隨著社會經濟的不斷快速發展，電力行業也獲得了長足的進步。太陽能作為一種新能源已經較為廣泛應用到發電行業中，獲得了十分可觀的經濟效益，并促進了社會經濟的不斷發展。然而，太陽能光伏發電雖然得到了較廣泛地應用，但是在實際的應用過程中還存在諸多問題，這些問題的存在嚴重阻礙了光伏發電的進一步應用，為了能更好解決光伏發電出現的問題，需要在今后的發展過程中對光伏發電系統與電力輸配網不斷改進和完善。

1 太陽能光伏發電系統的發展現狀分析

現階段，在強大科技實力的支撐下，太陽能的應用有了更大的發展空間，特別是在生態環境日益惡化的背景下，新能源的開發和應用成為了人們關注的焦點，太陽能作為一種新能源，有著豐富的資源、分布廣泛、清潔、安全、用之不竭等優點。由于它的能量可轉換多種形式的能量，應用范圍之廣，通過對太陽能多年的開發，太陽能光伏發電出現于上個世紀50年代，從那時開始逐漸受到世界各國，尤其是那些西方發達國家的廣泛重視。進入新世紀以來，隨著全球能源供應變得越來越緊張，太陽能光伏發電的優勢更加顯現出來，在全球范圍內的應用規模也變得越來越廣。目前，太陽能光伏發電的主流發展方向是大型光伏并網電站，其具體的表現形式有邊遠無電農牧區的獨立發電系統、通信工業應用、與建筑物結合的并網發電系統等。

2 光伏并網發電對電力輸配電網的影響

縱觀各種能源發電系統，穩定性差、隨機性強、可控性弱、調節性低的問題，光伏發電系統也不例外，當其并入大電網后，電網的運行會受到不同程度的影響，如對電力輸配電系統保護的影響、對電能質量控制的影響、對電力運行調度的影響等。

2.1 電力輸配電系統保護受到的影響

在大輸配網的運行過程中，當多個光伏發電系統接入之后，一定時間內的系統短路電流會快速增加[1]。基于此種情況，原有的熔斷器極易出現誤動作，過流保護作用基本上名存實亡。與此同時，將光伏發電系統并網之后，電網的輻射狀網絡以及無方向網絡也將會出現轉變，逐漸向含有多電源的雙向網絡轉變。如此這樣一來，由于傳統的熔斷器在當初設計的時候缺乏在方向性問題上去考慮，在輸配電網中光伏發電系統的并入則意味著傳統熔斷器作用的起不到作用。因此，在設計輸配電系統保護裝置的時候，應當著眼于整體，多層面、多角度的考慮問題，必要的時候可以對整個保護體系進行重新調整和規劃。

2.2 電能質量受到的影響

綜合當前光伏并網發電的實際情況，電能質量受到的影響主要表現在以下兩個方面：第一，光伏發電系統的可控性比較差，再加上客觀環境因素的影響和制約，一旦將其并入大電網之后，會導致原本可能存在的電能質量不高問題變得更加嚴重；第二，光伏發電系統的啟動會在一定程度上引發大電網電壓的閃變，特別是在啟動期間會容易產生諧波，這些諧波對于大電網整體的穩定性會產生較大的負面影響[2]。因此，光伏并網發電之后，電力輸配網電能質量受到的影響不可避免。

2.3 運行調度受到的影響

在光伏并網發電后，對輸出功率進行遠程調控不可避免，這樣可以最大限度地保證輸配電網運行的穩定性。可是，就目前國內的光伏發電系統現狀來看，電網調度都是以地區為基礎的，涉及到的光伏發電廠不同，其發電成本、送電成本也各不相同，這就直接導致了運行調度問題的出現[3]。

3 含光伏發電的電力系統運行分析對策

鑒于光伏并網發電之后，針對前文所述問題的存在，為了能夠保證電力系統的平穩運行，提高電能輸送的質量，必須要對存在的問題進行具體分析，并提出相應的解決策略。接下來，筆者在參閱相關文獻資料的基礎上，結合一些日常的實踐經驗，就含光伏發電的電力系統運行分析對策進行較詳細探究，具體內容如下。

3.1 電能質量分析

前文筆者已經提及過，在大電網中接入多個光伏發電系統之后，浪涌、電壓脈沖、諧波的電能質量問題將會隨之出現。在當前現有的科學技術水平下，解決浪涌、電壓脈沖以及諧波的問題通常都是采取降低光伏發電系統并網、脫網次數的方式[4]。另外，在針對這一問題解決方面時，多功能逆變器控制策略也能夠起到非常積極的作用。如果電能質量的解決可以通過同現階段的智能電網配合，光伏發電系統并網之后整體的電能質量將會得到更加明顯地改善。

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的繼電保護裝置應當具有方向性，只有這樣才能夠實現對繼電的保護。通常而言，繼電保護設計的方案可以有兩種選擇，一種是切源方案，另一種是孤島方案。首先是切源方案，該方案更多強調的是在故障發生之后切斷所有的光伏發電系統。其次是孤島方案，孤島方案提倡的是利用速斷等手段，通過光伏發電系統獨立承擔部分供電負荷[5]。如果將切源方案和孤島方案放在一起進行相互比較的話，各有各的特點和優勢，只不過孤島方案相對于切源方案而言在對電網的整體影響方面要小得多。

3.3 故障處理與可靠性分析

大規模接入光伏發電系統之后，輸配電網的整體結構以及運行特定都將發生顯著的變化，要想實現對此種情況的處理，傳統的故障診斷方式已經發揮不出應用的作用。此外，受到光伏發電系統并入的影響，大電網整體的穩定性將會受到一定程度的影響，特別是在接入容量、裝機位置等因素方面，會直接導致故障診斷和處理方式的變化。相關工作人員在進行故障診斷和處理時，應當考慮到電網的實際運行情況，分析負荷相、電壓頻率控制等參數，利用合理的處理方式對故障進行處理。

3.4 優化調度與協調運行

在進行光伏并網發電系統負荷優化調度之前，必須要對區域內負荷的需求有所了解和掌握，對其優化調度與協調運行的具體操作期間，只有科學合理的調度才能夠保證全網電能運行的經濟性。另外，實際的操作過程中，由于光伏發電的清潔、環保、低碳的特征，通過提高其利用率，能夠更好地推動光伏發電產業的發展。

在分布式光伏電源接入到大電網之后，應當盡可能地降低對微網的影響，保證微網的運行能夠和大電網并網運行，同時又要能夠以孤網的形式獨立運行，還要保證并網運行和孤網運行兩種模式的順利切換。因此，微網和大網之間的并網，要具備很強的穩定性，特別是在微電網高滲透率下與大電網的相互作用問題，更值得我們給予應有的關注和重視。

4 結語

總而言之，從目前社會經濟發展的趨勢以及環境保護問題的嚴峻形勢來看，太陽能光伏發電產業的市場前景將會有著非常廣闊的發展空間，特別是在科學技術不斷完善和創新的情況下，太陽能光伏發電將會獲得更加強有力的支持。光伏發電系統接入電力輸配網已經成為了一種發展趨勢，在這種新形勢下，相關從業人員通過切實的努力解決好二者之間的問題能夠最大限度地提升電網運行的穩定性和可靠性，創造出更多更好的經濟效益和社會效益，實現共贏。

參考文獻

[1]馬士明.光伏發電系統接入電力輸配網常見問題及對策研究[J].冶金叢刊，2016，12（04）：69+74.

[2]段世明，郭紅旭.光伏發電接入10kV系統對配網的影響[J].黑龍江科技信息，2015，26（15）：40-40.

[3]張琳.太陽能光伏發電系統接入電力輸配網的問題與對策建議[J].科技與企業，2015，18（03）：174-174.

[4]陳振興.光伏發電接入智能配電網后的系統問題綜述[J].中國高新技術企業， 2014，78（30）：122-123.

[5]王鵬舉.光伏發電接入智能配電網后的系統問題綜述[J].城市建設理論研究：電子版， 2014，89（35）：178-145.