新能源光伏發電并網問題研究

趙玉杰+++高欣

【摘要】：隨著時代的發展，當今世界范圍內的能源供需矛盾日益凸顯，新能源的發展逐漸成為世界各國著重研究的一項能源解決新措施。我國的人均資源占有量不足世界平均水平，發展新興能源也是產業升級的必由之路。在新能源的發展過程中，光伏發電產業憑借著其可持續性、清潔性和高效的投入產出比贏得各方青睞。

【關鍵詞】：新能源；光伏發電并網；研究

引言

我國的光伏發電市場開始向并網發電系統發展，在我國具備較大潛力，具備穩定性發展趨勢。在未來，太陽能光伏發電為滿足新的增長需要，應實現多戰略發展，并將其引入到各個行業中去。

1、光伏發電并網簡介

光伏發電是指通過半導體界面的“光生伏特效應”將光能轉換為電能的一種發電技術。光伏發電系統的實現需要太陽能電池、控制器和逆變器的配合使用，將多個太陽能電池板（組件）按照不同的排列形式（進行串聯、并聯）組成太陽能電池方陣，在接收太陽能之后電壓逐漸升高，達到系統輸入的標準之后就會經過光伏組件將其轉化成為直流電，經過直流配電箱匯流到逆變器，將直流電轉換為交流電之后再經過交流箱提供給電網或者相關負載，如圖1所示。

光伏發電系統并網方式主要有分布式和集中式。分布式是相對于集中式來說的，其容量相對較小，分布比較廣泛，自身帶有負載，例如居民太陽能發電；集中式就是指集中建立起容量較大的電站，可以直接向電網進行供電，自身并不具有負載。依據《分布式電源接入配電網設計規范》，對于單個并網點接入的電壓等級應按照安全性、靈活性、經濟性的原則，經過綜合比選后確定，具體可參考表1。

2、光伏發電并網對配電網的影響

2.1對配電網電流保護的影響

光伏發電系統接入電網配電系統時通常采用10kV饋線做為載體。配電網出現異常情況時，故障電流的大小與分布與未接入光伏電源前的差異非常大，當光伏電源容量大到一定程度時會對配電網繼電保護裝置產生負面影響，在光伏電源容量比配電網系統容量大很多的情況下更加明顯。光伏電源可以影響或改變故障電流的屬性，對保護裝置造成各種潛在風險。圖1為光伏發電系統連接配電網的線路示意。

2.2對自動重合閘的影響

自動重合閘（AAR）是當線路異常無法工作時，繼電保護系統做出動作使斷路器跳閘后，在非常短的時間內使斷路器重新合上的一種保護配置。供電系統線路故障有大有小，重合閘保護功能運用在線路發生短暫而輕微的故障導致跳閘后，可以快速恢復電路的供電運行的非全電纜線路中。根據IEEE1547標準要求，電網電源中斷后，分布式電源必須斷開與電網的聯結。因此重合閘前的加速模式中，每次線路故障時都必須斷開光伏發電系統，再次聯結時完全恢復所需的工作量大且過程復雜。不然在重合閘運作時會使電弧重燃，導致重合閘動作失敗的同時還會增加線路的損壞。因此，光伏發電并網系統出現故障跳閘后，必須等到故障點電弧完全熄滅后再進行重合閘動作。光伏發電并網系統與重合閘系統不能充分協調，在合閘間隔時間上存在不協調因素，需要調整重合閘的時間設定并且在光伏發電系統中安裝低壓解列裝置。

2.3光伏發電與配電網保護系統的配合

10kV規格及以下的光伏發電系統的特點是，可以與本地負載相連后通過斷路器直接與380V的配電網連接。當光伏發電系統與配電網的接點出現故障時，并網系統斷路器的時間配合上會出現問題，主要表現在自動重合閘斷開過程中，首先保證光伏發電系統與主電網有效斷開，并不是所有的光伏發電系統都會影響線路保護與重合閘正常運作，對主電網產生影響的只是部分接入點有問題或光伏發電系統容量過大的個體，最典型的是因光伏發電系統容量過大所導致的問題。配電網的大部分的故障都是瞬間發生的，如果只要一發生故障就切斷所有光伏發電系統，會降低光伏發電系統的效率。光伏發電系統長期的短間隔停啟，也會損耗發電設備。因此，光伏發電系統保護與配電網保護之間的相互協調，可以達到降耗增效的目的。

3、解決策略

3.1建立健全光伏并網的相關標準以及規范

在正式進行并網之前，電網首先要對光伏并網發電系統相關的技術參數、基本控制性能和電網能夠承受的擾動能力的相關標準進行充分的研究分析，制定出光伏并網的相關技術標準（主要包括接入電壓等級、光伏發電的規模、無功配置以及電能質量等等），同時也要對大規模接入光伏發電系統所需要具備的條件等相關技術標準以及規范進行研究。通過相關標準和規范的制定，從制度層面來保證并網后不會對原有電網安全運行造成損害。

3.2電網運行控制

對于并網之前的配電系統來說，其調度以及監控等都是由電力機構統一進行管理的，原有的配電網結構屬于無源的放射式，所以在開關操作方面、信息采集方面以及能源調度方面都相對比較簡單。但是在光伏發電系統并入之后此過程就變得非常的復雜，要想有效控制電網的運行需要對光伏電站的發電情況進行遠程監控，對于分布式光伏發電信息以及對象進行遠程的監視，這樣能夠確保充分掌握并控制分布式電源的投入、退出以及功率的流動。

3.3合理開發利用光伏資源

近幾年國家大力倡導發展光伏發電產業，積極推廣“光伏扶貧”工程，走出一條產業扶貧、生態發展扶貧和清潔能源建設扶貧的新路子。光伏扶貧清潔環保、技術可靠、受益穩定，既發展了新能源，又實現了脫貧增收，為貧困地區脫貧攻堅培育了新產業，為壯大貧困村集體經濟開辟了新路徑，為解決貧困群眾穩定脫貧提供了新手段。但是新能源項目的選址與電網發展的銜接不夠，無序開發問題嚴重，電力公司要提前介入、提前規劃，理順光伏發電并網管理流程，深入貫徹國家光伏政策，實現政府、貧困戶和電網發展共嬴，合理利用土地、廠房或倉庫屋頂、水庫、湖泊等現有條件開發太陽能資源，為光伏行業的發展鋪路護航。

結語

光伏能源是高效與環保的電力資源，光伏發電并網模式在電力行業中得到不斷發展深化，光伏發電并網技術將影響與改變傳統電網模式中電流的屬性。用現有繼電保護系統與光伏發電系統有機結合，保證光伏發電的運作與發展。

【參考文獻】：

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