光伏發電接入智能配電網后的系統問題探究

解民，鄭江偉

(1.江蘇邳州市地方電力公司，江蘇 邳州 221300；2.西安交通大學，陜西 710049 ）

光伏發電是一種綠色環保的供電模式，但是光伏發電接入智能配電網后，會直接影響配電網系統的運行質量。電力企業運營中，工作人員會采取多種措施，在保證光伏發電順利接入智能電網的同時，提高配電網的供電質量。也就是說，工作人員要正視系統中存在的問題，并采取針對性控制措施，從而完善系統的運行性能。

1 光伏發電現狀

如今，我國在光伏發電領域取得了驕人的成就，這與我國的國情密不可分。隨著現代化技術的完善，人們對能源的需求也發生了改變，電力系統也需要面對較大的挑戰。傳統的煤炭和石油等能源矛盾日益顯現。對此，相關部門需積極研究新能源，替代傳統能源，以滿足工農業生產和群眾社會生活的基本要求。

我國土地面積較大，光照資源十分豐富，光照資源分布合理，因此，光伏發電接入電網成為了當前電力系統發展的重要趨勢。20 世紀70 年代，光伏發電進入國人視野，在發展的過程中得到廣泛應用。該技術一方面滿足了社會對電力的需求，另一方面也符合節能環保的要求。將光伏發電接入到智能配電網，已經成為電力系統發展的必經之路，其不僅可以緩解我國的能源危機，而且也可控制環境污染問題。

2 光伏發電接入智能配電網后的系統問題

2.1 電壓穩定性較差

智能電網中接入光伏發電后，會對系統產生十分顯著的影響。光伏發電是一種間歇性分布式能源，其自身的穩定性較差，會威脅到系統電壓控制和電源輸送的穩定性。天氣和光照強度等自然因素均會對光伏發電的發電量產生十分顯著的影響，配電網系統中接入光伏發電后，會大大降低電壓的穩定性，進而影響電力系統的供電質量，甚至出現短路和斷路等故障。如在大規模光伏發電站，可能受到電壓過高的影響，而出現系統運行異常或中止運行的問題。

2.2 改變系統結構和潮流

智能配電網中并入光伏發電后，系統內的負荷量會發生十分顯著的變化，同時也會出現電流分布不均的情況。再者，并網后，電網的結構也發生了較為明顯的變化，進而降低供電質量，阻礙人們的生活日常，并在一定程度上影響電力產業的穩步前行。另外，系統運行中會出現電流不規則交替和轉化等問題，從而削弱供電系統變化的靈活性，不利于系統的平穩運行。現階段，研究人員采取多種方式積極研究開發更為穩定和安全的電網系統，以期高度發揮潮流的作用和價值，創建完善且全面的配電潮流系統，以系統潮流保障電力輸送。

2.3 諧波污染明顯

智能配電網中接入光伏發電后，系統直流在逆變轉化的作用下形成交流電，該過程中會產生大量的諧波，進而使電網出現諧波污染問題。電網當中的光伏并電網系統容易出現超負荷運行的問題，對此，需結合實際設計濾波器，嚴格控制直流電與交流電轉化過程中諧波污染的程度。現階段，光伏發電接入到智能配電網后，系統的發電量占比顯著增大。對此，有關部門需采取針對性措施治理諧波污染。如無法保證管理的有效性，出現諧波能量疊加問題，則諧波污染就會超出可控的范圍，若供電系統中出現若干諧波源，則并電系統內可能會產生其他諧波，進一步影響供電的質量。

3 解決光伏發電接入智能配電網后的系統問題的有效措施

3.1 加強電能質量監控

光伏發電并入配電網后，會直接降低配電系統的電能質量，經常出現電壓閃爍、電壓短路等諸多電能質量問題和隱患。加大電網系統電能質量控制力度，可增強電網運行的安全性和穩定性。對此，工作人員可減少分布式電源開關的操作次數，采用逆變器在智能配電網中并入光伏發電電源，最大限度地規避光伏電源輸出功率變化，進而影響系統電壓。為控制諧波污染，還需在諧波電壓較高的母線上安裝濾波器。研究人員也要積極研究多功能逆變器，逆變器與濾波器共同工作，借助額定電壓最大輸出功率監控逆變器輸出電流，有效控制諧波電壓，減少諧波對電能質量的負面影響。

3.2 優化繼電保護設計

智能配電網并入光伏發電后，配電網是一種多能源合并的電源系統，電網當中原有的繼電保護裝置無法保證繼電保護的效果。因此，需結合實際不斷優化和完善系統繼電保護，明確其保護方向。如系統發生運行故障，則工作人員需及時切斷分布式電源，調至原繼電保護方式。該方式可在一定程度上影響系統的運行速度，并未充分考量分布式電源斷開的時限，且在切斷電源的過程中也會引發諸多的質量問題。對此，人員要調整切斷電源過程中的時限配合，為分布式電源獨立配電，這種設計方式能夠在分布式電源處于故障狀態下，借助繼電保護規避大范圍停電現象，從而改進電力系統的運行質量。

3.3 重視故障評估處理

配電系統的穩定性評估結果與諸多因素均有著十分緊密的聯系。如并入方式、接入地點和電源的運行特點等。光伏發電或其他分布式電源接入到配電網后，能夠增強系統運行的穩定性。但是若將光伏發電或其他分布式電源并入配電網，則系統的穩定性也會隨之下降。所以，并入時務必認真分析和評估光伏發電運行的主要特點，同時綜合探究運行特點對電網運行質量的影響，研究最佳接入方式、最佳接入點、系統運行中可能出現的問題以及問題的對策，設計評估和處理方案，在評估的過程中要將當地的氣候條件及系統的建設成本納入到評估指標中。

3.4 預測輸出功率

預測光伏發電輸出功率能夠更好地把控光伏發電運行概況，同時也可積極協調電網電流分布、負荷分布的關系。光伏發電有效輸出功率預測的研究十分有限，且研究缺乏深度。預測中，工作人員需結合系統實際完成光伏發電配網建模，并依據電站位置的光照敷設至模擬光伏發電功率，借助專業的計算公式預測輸出功率。但是，很多因素均會影響光伏電源的輸出功率，且其極易發生較大的變化。因此，在未來的發展中依然需要加大研究力度，開發更為合理和完善的預測方法。

3.5 深入研究微網變化

近年來，微網管理技術得以廣泛應用，微網能夠有效管理配電系統內部中小容量分布式電源，而且電源接入電網后也會影響微網的運行狀態。目前，我國智能配電網發展水平顯著提高，分布式電源在配電網中合并使用，已成為重要的發展趨勢。微網設計需充分滿足該技術的整體發展趨勢，改進配電網系統管理的整體質量。在研究的過程中，還需全面考量微網的結構、電源的容量、負荷分布以及電源接入的基本方法，分析分布式電源接入智能配電網后，微網可能發生的變化，以此為基礎完成微網建模。與此同時，仔細研究不同類型的擾動問題。在不同的接觸和控制方法下，研究微網的動態特點。

3.6 積極協調系統運行狀態

為滿足光伏發電系統接入智能配電網和配電系統一體化運行的要求，人員需借助智能配電網管理體系調節系統供電。如調節電網系統的能量，在光照不足的條件下，實現系統正常供電。也就是說，人員需積極研究分布式電源接入智能電網后，電源運行輸出功率平衡是否發生變化。另外，高度重視大梁分布式電源同時接入電網系統后系統的接受能力和系統的運行狀態。

部分地區在光照充足的季節容易出現輸出功率大于用電需求，而在光照不足的季節，則會出現輸出功率無法滿足供電需求的情況。對此，可采用能力存儲方式平衡不同時間段輸出功率的差值，也可深入研究不同季節配電系統的運行方案，注重系統運行的協調性和穩定性。為了解決氣候和光照輻射變化明顯的問題，務必嚴格控制系統無功運行的方式，提高系統有功運行的功率，也可在電源附近安裝無功補償設備實現電壓補償，嚴格控制光伏發電接入電后的電壓變化。光伏電站智能配電設計中，要求工作人員結合電站周圍能源、交通概況、輻射強度變化和自然條件開展相關工作。

4 結語

光伏發電并入配電網后，直接影響著配電系統的運行質量，無法充分滿足人們的生產和生活需要。對此，有必要結合實際采取有效的解決措施，合理設計配電系統，完善智能配電網供電機制，以此促進供電系統的穩定運行。