光伏發(fā)電系統(tǒng)對電力調(diào)控的影響討論

閆旭斌

摘要：我國社會經(jīng)濟不斷發(fā)展，人類社會不斷進步，各種能耗大和污染大的能源造成了很嚴(yán)重的環(huán)境問題，為了減少對環(huán)境的污染，需要不斷開發(fā)利用各種新的能源，改變傳統(tǒng)的能源結(jié)構(gòu)，從社會長遠發(fā)展的現(xiàn)狀來看，需要不斷開發(fā)可再生資源和能源。我國的太陽能資源十分豐富，對于太陽能資源的開發(fā)和利用是我國當(dāng)前的一項重要任務(wù)，其中可再生資源發(fā)展中，光伏發(fā)電的發(fā)展速度較快，太陽能光伏發(fā)電也是當(dāng)前發(fā)展較大的一項產(chǎn)業(yè)，是我國當(dāng)前開發(fā)的新能源的重要組成。本文從對光伏發(fā)電自身的特點出發(fā)，闡述了其對電力調(diào)控產(chǎn)生的主要影響，并就相關(guān)問題提出了改善建議。

關(guān)鍵詞：光伏發(fā)電系統(tǒng);電力調(diào)控;影響

1光伏發(fā)電技術(shù)淺析

光伏發(fā)電在產(chǎn)銷量、發(fā)展速度和發(fā)展前景等方面都優(yōu)于光熱發(fā)電。而通俗的“太陽能發(fā)電”指的就是光伏發(fā)電，全稱為太陽能光伏發(fā)電。光伏發(fā)電是以半導(dǎo)體的光電效應(yīng)為原理，形成電流，發(fā)出電能。硅原子有4個電子，如果在純硅中摻入有5個電子的原子如磷原子，就成為帶負(fù)電的N型半導(dǎo)體;若在純硅中摻入有3個電子的原子如硼原子，形成帶正電的P型半導(dǎo)體。當(dāng)P型和N型結(jié)合在一起時，接觸面就會形成電勢差，成為太陽能電池。當(dāng)太陽光照射到P-N結(jié)后，空穴由N極區(qū)往P極區(qū)移動，電子由P極區(qū)向N極區(qū)移動，產(chǎn)生電流，釋放電能。光伏發(fā)電系統(tǒng)由三部分組成：太陽電池板（組件）、控制器和逆變器，它們均由電子元器件構(gòu)成，無任何機械部件，因此，設(shè)備的可靠性和穩(wěn)定性表現(xiàn)突出，使用壽命較長，安裝維護也相對簡單。光伏發(fā)電系統(tǒng)既可以獨立使用，也可以并網(wǎng)發(fā)電，靈活的電力存儲模式適應(yīng)任何需要電源的場合，上至航天器，下至家用電源，大到兆瓦級電站，小到玩具，光伏電源都可以完美勝任。

2光伏發(fā)電系統(tǒng)對電力調(diào)控的影響

2.1對繼電保護的影響

我國的配電網(wǎng)大部分是星型結(jié)構(gòu)，如果將光伏發(fā)電系統(tǒng)直接進行并網(wǎng)可能會使得電網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變化，繼電保護出現(xiàn)故障，光伏發(fā)電對于繼電保護的影響主要有以下三大方面：第一，使得三段式的過流保護不能有效的對于故障電流進行判斷，使得饋線動作困難產(chǎn)生誤動或者拒動的情況;第二，高壓熔斷器的保護會受到影響，高壓熔斷器只能對于單個電源系統(tǒng)進行工作，在發(fā)生故障的時候，由于光伏并網(wǎng)系統(tǒng)較為復(fù)雜，無法對于多個系統(tǒng)進行同時的保護;第三，可能會造成孤島效應(yīng)，在進行光伏電站并網(wǎng)之后，如果發(fā)生短路故障就可能會使得母線自動切斷，使得其他負(fù)載會受到牽連的影響。

2.2系統(tǒng)電能質(zhì)量方面

第一，對電壓偏差的影響。電力系統(tǒng)中配電線路存在一定的阻抗，當(dāng)有電流流過時會在線路阻抗上形成電壓降，各負(fù)荷節(jié)點電壓逐漸降低。當(dāng)分布式電源接入后，隨著饋線中有功功率、無功功率發(fā)生變化，配電網(wǎng)中的潮流發(fā)生了變化，饋線可能會出現(xiàn)逆潮流。由于光伏并網(wǎng)后分布式電源輸出的有功功率以及線路上傳輸功率的減小，各負(fù)荷節(jié)點的電壓升高。當(dāng)光伏接入容量較低時，光伏系統(tǒng)支撐該節(jié)點的電壓。當(dāng)光伏接入容量較大尤其光伏接入饋線末端時，可能會導(dǎo)致某些節(jié)點的電壓超過允許值。第二，對諧波的影響。分布式光伏電源通過逆變器將直流電轉(zhuǎn)換為交流電并入電網(wǎng)，逆變器中使用大量的電力電子開關(guān)器件，逆變器中開關(guān)器件連續(xù)的導(dǎo)通與關(guān)斷會產(chǎn)生開關(guān)頻率附近的諧波分量，對配電網(wǎng)造成諧波污染。光伏并網(wǎng)容量較小時，通過光伏中的濾波環(huán)節(jié)，可以將并入配電網(wǎng)的諧波控制在一定的范圍內(nèi)。但隨著光伏發(fā)電技術(shù)的發(fā)展以及并網(wǎng)容量的不斷增大，并入電網(wǎng)的諧波含量可能超過標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的允許值。

2.3孤島效應(yīng)

孤島效應(yīng)是指分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)后出現(xiàn)的一種情況，由于該系統(tǒng)的作業(yè)與大電網(wǎng)是并立的（極少數(shù)可能存在緊密關(guān)聯(lián)），當(dāng)大電網(wǎng)出現(xiàn)故障時，可能停止供電，如果分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)端沒有了解該情況，以常規(guī)工作要求繼續(xù)向電網(wǎng)供電，可能導(dǎo)致電能浪費，也可能導(dǎo)致從事電網(wǎng)檢修、維護工作的人員受傷。與此同時，當(dāng)分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)一端出現(xiàn)故障，在并網(wǎng)運行的前提下，大電網(wǎng)中的電能也可能進入分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)中（在電壓相同的情況下），導(dǎo)致分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)端工作異常，如果低壓電網(wǎng)為單相分布式發(fā)電系統(tǒng)，會導(dǎo)致系統(tǒng)三相負(fù)荷欠相供電。本次研究所選的分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)即為單相分布式發(fā)電系統(tǒng)，面臨上述各類威脅。

3精心調(diào)控，確保電網(wǎng)安全

3.1科學(xué)規(guī)劃，加強管理

在大力支持光伏發(fā)電這種新能源技術(shù)發(fā)展的同時，也要做好科學(xué)的規(guī)劃，做好自身電網(wǎng)負(fù)荷、容量及結(jié)構(gòu)的充分調(diào)研，仿真實驗自身在電能質(zhì)量等方面可承受的范圍，確定合理的光伏發(fā)電裝機容量。同時依據(jù)統(tǒng)一調(diào)度，分級管理電網(wǎng)調(diào)控原則，加強日常管理與相關(guān)人員培訓(xùn)，按時修改與簽訂調(diào)度協(xié)議，落實各級調(diào)度關(guān)系。嚴(yán)審相關(guān)檢修計劃，杜絕非故障情況下的非計劃性并、解列行為。同時加強光伏變電站的自動化設(shè)備運行監(jiān)控，做好信息實時采集與上報，做到充分利用新能源，合理安排計劃生產(chǎn)，進而促進電網(wǎng)的進步發(fā)展。

3.2優(yōu)化電網(wǎng)結(jié)構(gòu)與技術(shù)

光伏發(fā)電作為清潔能源具有巨大的優(yōu)勢，但其自身的不穩(wěn)定性與不確定性也是其最大的弱點，而電網(wǎng)機構(gòu)是否科學(xué)合理、是否符合當(dāng)前能源發(fā)展的需要決定了新能源與大電網(wǎng)的兼容問題。畢竟一個堅強的電網(wǎng)才是新能源技術(shù)介入的基礎(chǔ)。調(diào)控部門應(yīng)根據(jù)本地光伏發(fā)電的規(guī)模與分布情況，合理調(diào)整電網(wǎng)運行方式，調(diào)整相應(yīng)的繼電保護配合，從而從運行上為光伏發(fā)電企業(yè)做好服務(wù)，保障國家發(fā)展新能源的正確理念。并應(yīng)用直流輸電以及柔性交流輸電技術(shù)，改進優(yōu)化能源存儲技術(shù)，從短路功率與動態(tài)穩(wěn)定方面著手，既維護光伏發(fā)電的健康發(fā)展，又保障電網(wǎng)本身的安全運行。

3.3強化反復(fù)性發(fā)電系統(tǒng)的電網(wǎng)運行

為深度分析電力系統(tǒng)，必須開展潮流計算，并且實施動態(tài)仿真，使用監(jiān)理合理化模型，最大程度上保障結(jié)果。在進行光伏電池分布式系統(tǒng)的研究時，重點研究電源特征，構(gòu)建動態(tài)化模型，掌握不同運行狀態(tài)下系統(tǒng)的不確定性。目前，光伏發(fā)電技術(shù)已經(jīng)被普遍應(yīng)用。隨著應(yīng)用規(guī)模的不斷擴大，極有可能會造成大系統(tǒng)電壓以及頻率等出現(xiàn)問題，比如穩(wěn)定性不足，因此要深度研究光伏發(fā)電系統(tǒng)、系統(tǒng)運行方式、并網(wǎng)大電網(wǎng)形式等。提升光伏發(fā)電功能的預(yù)測精準(zhǔn)度，使其及時受到不確定性因素的影響，還能夠保障發(fā)電的可行性，順利推進各項計劃。提升技術(shù)水平，是推動光伏發(fā)電并網(wǎng)應(yīng)用的重要手段和途徑，必須要做好全面的分析和研究，最大程度上提高電網(wǎng)運行的水平。

3.4落實無功補償

光伏發(fā)電運行中并網(wǎng)大電網(wǎng)的運行，落實無功補償對其供電質(zhì)量的提升，以及供電穩(wěn)定性的保障奠定良好的基礎(chǔ)。其中具體落實無功補償?shù)囊罁?jù)為，光伏發(fā)電微網(wǎng)運行中與大電網(wǎng)運行中，兩電網(wǎng)之間的運行功率存在一定的差異性，該類差異性的表現(xiàn)直接呈現(xiàn)為高線損，高故障率，供電不穩(wěn)定等現(xiàn)象。因此針對低等級的光伏發(fā)電微網(wǎng)實施無功補償，則可使其在接入大電網(wǎng)并網(wǎng)運行時，整體的微網(wǎng)電能傳輸供應(yīng)較為穩(wěn)定，波動現(xiàn)象較少，最終有效地提升了電網(wǎng)的運行質(zhì)量，對于用電戶的穩(wěn)定用電保障，以及各類供電設(shè)備的穩(wěn)定運行，奠定了良好的基礎(chǔ)。綜合分析有效地提升了電力企業(yè)的實際收益，并且對于光伏發(fā)電并網(wǎng)接入大電網(wǎng)的穩(wěn)定運行及可持續(xù)發(fā)展，發(fā)揮了積極的作用。

4結(jié)束語

總之，由于光伏發(fā)電自身的不穩(wěn)定與不確定性，傳統(tǒng)的工作方法必將無法滿足新的工作要求。這就要求不斷結(jié)合情況發(fā)展制定可行的辦法，調(diào)整電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、科學(xué)規(guī)劃，促進光伏發(fā)電新能源技術(shù)的發(fā)展。

參考文獻

[1]丁明，王偉勝，王秀麗，宋云亭，陳得治，孫鳴.大規(guī)模光伏發(fā)電對電力系統(tǒng)影響綜述[J].中國電機工程學(xué)報，2014，3401：1-14.

[2]索江鐳，胡志堅，劉宇凱，張子泳.大規(guī)模光伏發(fā)電并網(wǎng)對互聯(lián)電力系統(tǒng)阻尼特性的影響及其阻尼控制策略[J].西安交通大學(xué)學(xué)報，2015，4902：99-105.

[3]王秀麗，武澤辰，曲翀.光伏發(fā)電系統(tǒng)可靠性分析及其置信容量計算[J].中國電機工程學(xué)報，2014，3401：15-21.