光伏發電并網對電網運行的影響及解決策略

王建斌

國家電投集團山西可再生能源有限公司 山西太原 030006

據2016年統計得出，我國光伏發電新增產能為3000多萬千瓦。積累的裝機容量遠遠超過世界上各個國家。2016年，光伏發電年產量占全年總產量的1%，隨著光伏發電裝機容量在電廠中所占比重的不斷提高，光伏發電對電廠低壓規劃產生影響，地方用電量和“中高壓聯網、高壓輸變電”將對供電系統的深度和廣度產生重大而巨大的影響。

1 光伏發電并網簡介

光伏發電是一種通過半導體器件接口的“光伏效應”將光能轉化為電能的發電技術，光伏發電需要太陽能電池、控制器和逆變器之間的配合。形成太陽能電池陣列。在接受到太陽能以后，電壓隨之逐漸提高。一旦達到了系統進行設定的輸入標準，將會運用光伏組件進行轉換成為直流電[1]。當直流配電場轉換時，直流電將轉換成交流電，然后通過交流配電場將其傳輸到電網或相關負載，如圖1所示。

圖1 光伏并網發電系統簡圖

光伏發電系統的網絡連接主要是分布式和集中式的。與集中式系統相比，分布式系統具有相對較小的容量和較寬的分布范圍以及自身的負載。住宅用太陽能的生產；集中系統是指大型發電廠的集中建設，這些發電廠可以直接向電網供電，而無需任何費用。根據《配電網分布式電源設計規范》，在廣泛比較和選擇后，應按照安全、靈活、經濟的原則確定單并聯網絡接入的電壓等級。

表1 分布式電源接入電壓等級推薦表

2 光伏發電并網對電網運行的影響

2.1 “孤島效應”問題

當供電網絡因故障而停止供電時，可以連接轉換器繼續向周圍供電網絡供電，一旦供電網絡恢復，供電網絡中的電壓和光伏逆變中的電壓在輸出期間可能有顯著的不同。對于故障，如果目前所連接的電源繼續向周圍供電網絡供電，如果網絡維護人員繼續對線路和設備進行維護，將給維護人員造成嚴重損失[2]。

2.2 對電網運行控制的影響

由于光伏發電自身主要是依賴陽光，所以，受到天氣因素的影響導致存在一定程度的不確定性。這便令短期負荷預測對于電廠自身降幅產生一定的動蕩，從而增加了配電及發電的難度。光伏發電系統一旦并入電網，將導致電網中電廠數量的增加。

2.3 對功角穩定性的影響

大規模光伏發電并網所產生的電能具有隨機波動的特點，沒有時間產生慣性，這將在一定程度上影響原輸電網的輸電和供電網絡，使相應的慣量減少，同時電廠對光伏發電的動態支持技術與常規發電機組也有所不同。對于系統內建成的大型光伏電站，電網在電流角的穩定性會隨著規模和位置的變化而變化。

3 解決策略

3.1 “孤島”檢測問題

當電源電網發生了故障問題時，擾動會快速的進行積累并超出設定范圍，可進行有效的檢測“孤島”，“孤島效應”通信方法時進行檢測電路使用者的狀態或者選擇通過傳呼載波信號進行。主動檢測方法精度高，盲區檢測量小或不檢測，但檢測盲區通信量大，檢測方法實時性強，穩定性高，對供電無影響，但成本高，操作復雜，經濟優勢低[3]。

3.2 電網運行控制

配電系統在并網前，必須對電廠的規劃和監控進行檢查，原來的配電網結構是無源的、放射狀的，在并網、數據采集等方面比較簡單，能源規劃等。為了有效地控制電網的運行，有必要對光伏發電廠的電力生產以及光伏發電廠分布的數據和對象進行監控，使分布式電力生產的生產和供電得到全面的控制和控制。

3.3 建立健全光伏并網的相關標準以及規范

正式并網前，審查相關技術標準和規范，一般可接入光伏發電生產系統。歐洲內外的學校都找到了很多抑制和諧的方法，增加了諧波補償器、無源固定頻率濾波器、有源濾波器、混合濾波器等，定期檢查和維護光伏發電系統，確保生產出高質量的光伏能源。根據《配電網分布式電源接入設計規范》，分布式電源（10kV接入）應具有在線電能質量控制功能，能監測三級不平衡流，送至配電網滿足以下指標：電壓波動：輸出為正弦波，電壓波形失真度不大于5%；電壓值：電流值偏差小于標稱電壓的7%；頻率：輸出電壓頻率為501770.5hz；諧波：分布式電源接入配電網后，公共連接點的諧波電壓滿足GB/t549dc組件的要求：提供公用并聯網絡的直流組件不得超過其交流標稱值的0.5%。

3.4 合理開發利用光伏資源。

深入貫徹國家光伏政策，實現政府、貧困戶和電廠的發展，開發土地、股權、廠房或倉庫或屋頂等現有條件，開發太陽能資源，為太陽能產業的發展鋪平道路。

4 結語

綜上所述，本文分析了光伏發電的現狀和前景，并從“島電”、運行管理、流量穩定性、無功電壓等方面簡要分析了光伏發電對電廠運行的影響。結合電力供應分析與控制的經驗，對一些解決問題的策略提出了自己的看法和建議。希望能就進一步的研究和消除這些影響問題咨詢專家和學習者。