光伏發電并網對電力系統的影響研究

陳曉輝

【摘?要】我國人口眾多，用電量也很大，如果單純依靠化石燃料燃燒發電，化石能源的儲存遠遠不夠，需要發展新能源，光伏發電是否具有污染特性，對人們的生活環境具有重要意義。

【關鍵詞】光伏發電;并網;電能質量

引言

能源是人類社會穩定發展的重要條件，各個領域的生產和工作離不開能源的支撐。然而，隨著自然能源的開發利用，其生產量逐漸減少，新能源的開發和研究成為人們關注的焦點。本文以光伏電網為例進行分析。

1 光伏發電并網的類型和特點

1.1 光伏并網發電的類型

現階段，光伏并網發電形式逐步推廣，光伏發電具有無污染、可再生的優勢。隨著社會的不斷進步，傳統的能源生產和人類活動給社會環境帶來了嚴重的破壞，同時，能源消耗持續增加，導致傳統能源的減少。此時，光伏發電開始逐步取代傳統的能源發電，因此加強光伏發電的開發和研究對人們的生活和社會發展具有重要意義。

1.2 光伏并網發電的特點

光伏發電對環境保護和解決傳統能源短缺問題具有非常積極的意義，但與傳統能源發電相比，光伏發電本身具有一些間歇性的特點。例如，如果以太陽能作為發電的主要能源，對發電設備的太陽能需求將非常大;對于特殊的季節或天氣，如果光線或發電設備將無法滿負荷運行，因而無法產生大量的電力輸送公共電網。

2 光伏發電并網對電網電能質量產生的影響

2.1 對電網頻率的影響

在光伏并網發電過程中，如果發電容量在電力系統中所占的比例增大，光伏發電機組由于自身的不穩定性會出現隨機性，從而導致電網頻率異常波動。這種情況將對電力系統和用戶自身造成嚴重影響。

2.2 間歇性和波動性發電的影響

在光伏并網發電過程中，以風力發電為例對光伏并網發電進行分析。由于風力發電本身的不穩定性和間歇性，電站產生的電能也出現了間歇性和不穩定性。對于這種電能，控制起來非常困難，在控制這些電能的過程中產生的電流沖擊會導致電量的頻率偏差或電網閃變現象。為了有效地避免電網中的暫態障礙，風力發電廠在經過低電壓時，必須將其電壓控制在較低的范圍內。只有不斷提高電網的受電能力，同時將電網的調峰能力提高到合理范圍，才能保證電網的穩定運行，在光伏并網發電過程中，動態無功功率和功率調整對并網發電非常重要。無功功率消耗是并網發電過程中常見的現象，因此無功補償功能在光伏并網發電系統中的應用也很普遍。

2.3 光伏發電并網導致電網諧波問題

以風力發電和光伏發電為例，風力發電產生的諧波是風力發電機組的電力電子元件。恒速風機本身一般不會產生諧波，但目前常用的雙饋異步發電機和同步發電機中使用了很多電子元件，直接驅動永磁同步發電機組的交-直-交變換器中采用了大量的帶電力電子非線性元件的可控PWM整流器或不可控整流器，會產生一定的諧波。光伏逆變器的開關型IGBT和PWM控制在光伏并網運行過程中會產生一定的諧波電流。另外，光伏輸出功率的不穩定、光照的變化和不對稱會導致諧波的產生。

2.4 孤網的問題

當大電網發生電壓損失時，光伏發電仍處于發電過程中，并與當地負荷相連，形成一個新的平衡網絡，即隔離網絡。此時，大電網將失去對隔離電網電壓和頻率的控制，如果受電位置發生變化或輸出功率發生變化，孤立網絡將崩潰，孤立網絡的電壓和頻率將發生變化。如果變化不超過可控范圍，沖擊和危害仍然可以控制，但一旦變化超過可控范圍，電路將損壞，嚴重時可能損壞整個裝置;如果電源不足，逆變器將過載，然后逆變器就壞了。

3 電網電能質量下降而導致的危害

電網質量涉及多個方面，典型的質量問題是電壓降。在傳統企業中，暫時性的電壓降不會造成嚴重的危害。然而，對于新興的電子設備行業來說，不同的設備對電壓降的敏感性不同，一些更精密的電子設備在生產過程中對電壓降非常敏感。這種設備通常是在大規模的生產活動中使用的，因此即使是暫時的電壓降也會造成非常嚴重的經濟損失。

4 應對光伏發電并網對電網電能質量影響的措施

4.1 針對波動性和間歇性的解決措施

波動性和間歇性是自然因素的影響。雖然自然條件無法控制，但設備是可以控制的。首先，對于發電并網的新能源設備，可以增加規定的并網技術性能。其次，提高電網調峰能力，提高電網對波動和間歇性問題的承受能力，當然，在光伏發電系統中，器件必須具有有功功率調節和無功功率調節功能。最后，在風力發電和光伏發電站中，很容易在不停電的情況下產生損耗，因此光伏發電設備必須具有無功補償功能。

4.2 解決諧波帶來的影響的措施

諧波是由電子設備引起的。無論是風電機組本身的問題，還是并聯補償電容器和電路的問題，都是可以避免的。因此，在風力發電廠中，必須避免單獨提高或降低風速，避免風機集中連接，避免局部諧波電壓增加，可以使用不同的風扇混合裝置，然后電力系統可以配備合理的諧波濾波裝置，以避免電網中諧波的影響，同時，動態和靜態無功補償裝置在產生諧波時都能得到很好的應用。

4.3 解決孤網問題

孤網主要是在電網電壓損失較大的情況下，因此在光伏發電并入電網之前，國家需要合理控制電力調度，嚴格審查電力調度，并運用相關手段進行控制，對于風力發電和光伏發電系統，接入條件是具有功率預測功能。

4.4 統一并網標準

目前，我國新能源接入統一標準不夠全面，對光伏并網發電對電力系統穩定性和電能質量的影響還沒有完全掌握，此外，對電網調度和影響電網的因素也沒有合理的解釋。因此，有必要對風力發電和光伏發電的相關設備進行改進，改進逆變器和控制器，加大技術研究力度，盡快提出有針對性的解決方案，進而統一并網標準。

結束語

目前，我國光伏發電并網運行對電網電能質量仍有一定影響，嚴重威脅著電力系統的正常運行。為確保光伏并網發電促進我國電力系統穩定發展，相關技術部門和工作人員必須不斷研究完善相關技術標準，確保群眾擁有安全穩定的電力資源。

參考文獻：

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[2] 張垠.居民太陽能光伏發電并網引起的問題研究[J].供用電.2009（04）

（作者單位：五家渠京能新能源有限責任公司）