分布式光伏并網(wǎng)問(wèn)題分析與建議

劉永貴

【摘 ?要】我國(guó)針對(duì)現(xiàn)階段經(jīng)濟(jì)發(fā)展與能源緊張之間的矛盾問(wèn)題，提出了節(jié)能減排的口號(hào)，以此減少對(duì)不可再生能源的依賴(lài)，使用可再生的新能源進(jìn)行生產(chǎn)運(yùn)行與活動(dòng)。我國(guó)的供電局勢(shì)一直處于供不應(yīng)求的狀態(tài)，因此國(guó)家電網(wǎng)、供電單位提出了多方面的改進(jìn)措施，例如西電東輸、峰谷供電等，但是這僅能緩解部分供電危機(jī)，而采用目前應(yīng)用效果極佳的分布式光伏發(fā)電技術(shù)，可以保證滿(mǎn)足區(qū)域內(nèi)所有用電群體的用電需求，確保人們可以順利開(kāi)展各項(xiàng)活動(dòng)。

【關(guān)鍵詞】分布式;光伏并網(wǎng);問(wèn)題

1分布式光伏電源概述

使用可再生的太陽(yáng)能進(jìn)行電能轉(zhuǎn)化時(shí)，可以使用太陽(yáng)能電池板將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能，這種獲取電能的裝置即光伏電源，其依托太陽(yáng)的光生伏特效應(yīng)，將太陽(yáng)發(fā)出的熱量，在電池板等裝置的作用下，生產(chǎn)出電能，這種電能可以作為有效的電源供應(yīng)給所需的人使用。光伏電源的裝置結(jié)構(gòu)主要包括三部分，即控制器、太陽(yáng)能電池板、逆變器，在共同作用下進(jìn)行電能的發(fā)電與儲(chǔ)存。這種電源的電壓等級(jí)較低，在生產(chǎn)使用的過(guò)程中，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成破壞，使用靈活，尤其是對(duì)于一些偏遠(yuǎn)山區(qū)的居民而言，使用太陽(yáng)能供電的效果好于電網(wǎng)供電，其應(yīng)用優(yōu)勢(shì)非常明顯。在使用區(qū)域發(fā)電后，該電源可以獨(dú)立使用，或者可以連接周邊的配電網(wǎng)共同配電。其有著較強(qiáng)的地區(qū)適應(yīng)性，儲(chǔ)備的電能基本可以供應(yīng)本地區(qū)人們的用電所需。但是在進(jìn)行電能轉(zhuǎn)化時(shí)，太陽(yáng)能受氣候等因素干擾，容易出現(xiàn)輸出功率異常等情況，并網(wǎng)運(yùn)行可能會(huì)對(duì)配電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響，使得電網(wǎng)的負(fù)荷調(diào)控?zé)o法順利進(jìn)行。現(xiàn)階段，國(guó)家電網(wǎng)公司對(duì)于分布式光伏并網(wǎng)工作提出了規(guī)范性要求，使得光伏電源需要按照要求進(jìn)行并網(wǎng)輸電，減少并網(wǎng)后的不利影響。要求指出，首先，并網(wǎng)后光伏電源可以為電網(wǎng)輸送電力資源，且能夠促使電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行。其次，接入的光伏電源數(shù)量需要控制，多個(gè)電源的總體影響較大，且接入的總?cè)萘啃杩刂疲豢沙^(guò)上級(jí)變壓器有效負(fù)荷量的1/4。最后，該電源的短路和額定電流的比值需要在10kV以上;根據(jù)電網(wǎng)條件、裝機(jī)容量，確定并網(wǎng)電壓等級(jí)，一般光伏電源的電壓值處于8kV以下，或者低于8kV時(shí)，配電網(wǎng)的電壓值即為220kV等。如果接入的低電壓、高電壓均符合并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，則可以先進(jìn)行低電壓的并網(wǎng)。因此，供電單位在本地區(qū)的供電中，根據(jù)該項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)并網(wǎng)工作進(jìn)行檢查監(jiān)督，找出影響電網(wǎng)穩(wěn)定性的因素，及時(shí)采取有效的手段進(jìn)行規(guī)避處理，確保分布式光伏并網(wǎng)工作的安全可靠性。

2分布式光伏發(fā)電對(duì)配電網(wǎng)的影響及存在的問(wèn)題

2.1影響潮流分布

分布式光伏發(fā)電與傳統(tǒng)電源系統(tǒng)有較大差異，其受溫度、陽(yáng)光輻射等外部環(huán)境影響較大，輸出功率容易變動(dòng)，呈現(xiàn)浮動(dòng)性特點(diǎn)。然而此類(lèi)變化有規(guī)律可循，一般情況下，陽(yáng)光晴朗時(shí)的光伏發(fā)電力度強(qiáng)，系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行，到了烏云密布天氣，系統(tǒng)電力微弱。受此特點(diǎn)影響，光伏電源在運(yùn)行期間會(huì)對(duì)配電網(wǎng)帶來(lái)不利影響。傳統(tǒng)的配電網(wǎng)為輻射式結(jié)構(gòu)，電源連接在用戶(hù)端模處，利用分布式光伏發(fā)電技術(shù)后，相當(dāng)于在配電網(wǎng)中增加了電源數(shù)量，致使潮流分布更為復(fù)雜，容易出現(xiàn)逆流問(wèn)題，而配電網(wǎng)中電壓也會(huì)受到影響，變得混亂。除此之外，分布式電源容量和連接位置也會(huì)對(duì)配電網(wǎng)中潮流的大小帶來(lái)影響，使之發(fā)生波動(dòng)。

2.2電壓偏差與波動(dòng)

光伏發(fā)電會(huì)對(duì)配電網(wǎng)中的電能質(zhì)量帶來(lái)影響，通常情況下，電力系統(tǒng)中存在不同負(fù)荷點(diǎn)，電壓會(huì)跟隨潮流流向逐漸下降。然而采用分布式光伏發(fā)電模式后，在潮流復(fù)雜的情況下，一旦出現(xiàn)逆流問(wèn)題，會(huì)使傳輸功率降低，導(dǎo)致負(fù)荷點(diǎn)電壓上升，進(jìn)而出現(xiàn)電壓偏差。而光伏電源作為配電網(wǎng)系統(tǒng)中的關(guān)鍵部分，出力程度不同會(huì)導(dǎo)致潮流發(fā)生變化，憑借系統(tǒng)自身的能力很難對(duì)此進(jìn)行控制。如果工作人員并未按規(guī)定開(kāi)啟與暫停分布式電源，在其接入或退出系統(tǒng)時(shí)，可能致使輸出功率大幅變化，電壓出現(xiàn)較大波動(dòng)及閃變。另外，溫度變化、陽(yáng)光強(qiáng)度等也會(huì)導(dǎo)致電流輸出功率浮動(dòng)與電壓波動(dòng)。

2.3諧波污染與孤島問(wèn)題

在光伏電源供電期間，輸出的直流電經(jīng)過(guò)逆變器會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟姡谂潆娋W(wǎng)系統(tǒng)中可能出現(xiàn)諧波污染。一般情況下，工作人員可以加入合適的濾波器，對(duì)光伏容量較低的電源進(jìn)行控制，避免出現(xiàn)諧波污染。但是近年來(lái)，光伏發(fā)電規(guī)模逐漸擴(kuò)大，配電網(wǎng)中電量日益增長(zhǎng)，以此方式控制污染效果不佳，為此，我國(guó)技術(shù)人員需要繼續(xù)進(jìn)行研究與實(shí)踐，爭(zhēng)取早日提出可以解決此問(wèn)題的對(duì)策。另外，分布式光伏發(fā)電也會(huì)導(dǎo)致孤島問(wèn)題的出現(xiàn)，尤其在配電網(wǎng)斷電情況下，供電企業(yè)不易掌控光伏電源的情況。隨著并網(wǎng)系統(tǒng)的敷設(shè)，孤島面積會(huì)加大，帶來(lái)嚴(yán)重危害，影響人類(lèi)與電力設(shè)備的正常工作。即便在供電恢復(fù)以后，配電網(wǎng)也會(huì)因?yàn)橄辔婚g的差異問(wèn)題遭受沖擊。

3分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)問(wèn)題的解決建議

3.1創(chuàng)新調(diào)壓設(shè)備

針對(duì)以上分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)存在的問(wèn)題，技術(shù)人員需要深入研究，制定針對(duì)性的解決策略。為了改善配電網(wǎng)電壓偏差的情況，可以對(duì)調(diào)壓設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化與創(chuàng)新。在光伏發(fā)電模式下，企業(yè)需要引進(jìn)無(wú)功發(fā)生器、靜止補(bǔ)償設(shè)備等先進(jìn)系統(tǒng)，使其發(fā)揮作用，調(diào)節(jié)配電網(wǎng)的電壓。

3.2調(diào)節(jié)變壓器變比與光伏電源接入位置

對(duì)配電網(wǎng)中的變壓器變比進(jìn)行調(diào)解，可以科學(xué)分配線路的電壓，減小與預(yù)期的偏差程度，避免其超出供電范圍。在工作期間，技術(shù)人員需要先調(diào)節(jié)變壓器，之后再介入光伏電源，期間要對(duì)線路情況進(jìn)行實(shí)時(shí)探測(cè)，需多次調(diào)整變比，通過(guò)反復(fù)操作達(dá)到預(yù)期效果。如果部分配電網(wǎng)系統(tǒng)無(wú)法調(diào)節(jié)變壓器，技術(shù)人員需要對(duì)改變分接頭的壓力。如果依然無(wú)法平衡電壓，則更換其他類(lèi)型的變壓器，選擇有載調(diào)壓功能的設(shè)備最佳，從而使其攜帶負(fù)載調(diào)壓，幫助范圍、速度達(dá)成標(biāo)準(zhǔn)。因?yàn)楣夥娫磿?huì)受太陽(yáng)光照及輻射強(qiáng)度的影響，造成出力大小的波動(dòng)，如果出力逐步增強(qiáng)，配電網(wǎng)線路潮流會(huì)隨之降低。

3.3運(yùn)用靈活性策略

一般情況下，如果分布式光伏電源進(jìn)入量不同，使用一類(lèi)調(diào)壓方式難以合理分布電壓，此時(shí)工作人員需要?jiǎng)?chuàng)新思維，采取靈活性策略進(jìn)行實(shí)踐。可以同步對(duì)光伏電源接入位置及變壓器變比進(jìn)行調(diào)整，如此能夠縮短電壓高低差值，從而提高配電網(wǎng)系統(tǒng)的平衡穩(wěn)定性。但是在進(jìn)行具體操作時(shí)，要注意先后順序，需先調(diào)整光伏電源進(jìn)入位置，并觀測(cè)電壓值情況，如果其已達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，即不必進(jìn)行下一步驟。如未達(dá)成標(biāo)準(zhǔn)，則要對(duì)變壓器分接頭的電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而使配電網(wǎng)中的電壓合理分布，并保持平穩(wěn)。

3.4同步并網(wǎng)

同步并網(wǎng)是解決分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)問(wèn)題的有效方式之一，在電源接入系統(tǒng)時(shí)，工作人員要確定配電網(wǎng)電壓與電源頻率的一致性。在電網(wǎng)系統(tǒng)閉合之前，也要跟蹤了解具體情況，在保證系統(tǒng)相位、頻率等參數(shù)符合標(biāo)準(zhǔn)后，方可開(kāi)始閉合。以5000～1000kW容量的分布式電源為例，其頻率差達(dá)到0.2Hz，相位差與電壓差為15與5時(shí)，即符合標(biāo)準(zhǔn)。

4結(jié)論

綜上所述，近年來(lái)，分布式光伏電源被廣泛應(yīng)用在電力系統(tǒng)中，然而在其并網(wǎng)期間，會(huì)對(duì)配電網(wǎng)帶來(lái)不利影響，致使電力系統(tǒng)運(yùn)行質(zhì)量降低。因此相關(guān)人員需要對(duì)該問(wèn)題進(jìn)行深入研究，分析存在的原因，制定出應(yīng)對(duì)策略，可以對(duì)并網(wǎng)方式進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，合理方式調(diào)節(jié)電壓，從而促進(jìn)配電網(wǎng)的平穩(wěn)運(yùn)行。

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（作者單位：新疆名品電力有限公司）