分布式光伏儲(chǔ)能發(fā)電項(xiàng)目對(duì)電網(wǎng)的影響

何植培

（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司東莞供電局，廣東 東莞 523000）

0 引 言

進(jìn)入21世紀(jì)以來，人們對(duì)傳統(tǒng)能源消耗造成的環(huán)境破壞認(rèn)識(shí)越來越深刻，發(fā)展清潔成為國家戰(zhàn)略。清潔能源正逐漸走入人們的生產(chǎn)生活，用以解決當(dāng)前的環(huán)境污染問題。分布式光伏儲(chǔ)能作為一種新型的發(fā)電形式，它能夠帶來更好的環(huán)境和經(jīng)濟(jì)效益，符合我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展需求，具有重要的安全和戰(zhàn)略意義[1]。本文通過分析分布式光伏儲(chǔ)能發(fā)電項(xiàng)目，發(fā)現(xiàn)其中存在的問題，找到科學(xué)應(yīng)對(duì)策略，以實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目的應(yīng)用發(fā)展。

1 分布式光伏儲(chǔ)能發(fā)電項(xiàng)目及特點(diǎn)

分布式光伏儲(chǔ)能發(fā)電是指運(yùn)用光伏組件和分散的太陽能發(fā)電設(shè)備布置在電力用戶附近，將太陽光能轉(zhuǎn)換為電能的一個(gè)小型的發(fā)電體系（具體見圖1），從而減少對(duì)傳統(tǒng)石油和化學(xué)能源的消耗。分布式光伏儲(chǔ)能發(fā)電項(xiàng)目是在盡可能利用光伏資源的同時(shí)，減少光伏電源并網(wǎng)對(duì)公用電網(wǎng)的不良影響，以提升不同分布式電力來源的互補(bǔ)性，實(shí)現(xiàn)電力行業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展。在建設(shè)分布式光伏儲(chǔ)能發(fā)電項(xiàng)目時(shí)，相關(guān)研究人員需要結(jié)合當(dāng)?shù)氐膶?shí)際狀況，調(diào)查不同用電時(shí)間段的負(fù)荷量以不同季節(jié)的光照時(shí)間及儲(chǔ)能裝置、電池裝置本身性能等，從而進(jìn)行具體的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

圖1 分布式光伏儲(chǔ)能發(fā)電項(xiàng)目體系

分布式光伏儲(chǔ)能發(fā)電項(xiàng)目與傳統(tǒng)發(fā)電項(xiàng)目不同，它有著自身的特點(diǎn)，主要表現(xiàn)在以下3個(gè)方面。首先，該項(xiàng)目可以實(shí)現(xiàn)就近發(fā)電、就近轉(zhuǎn)換以及就近使用，剩余電量可以實(shí)現(xiàn)共享，大大節(jié)省電能調(diào)節(jié)成本，實(shí)現(xiàn)就地消納，為電力行業(yè)的長遠(yuǎn)發(fā)展奠定良好基礎(chǔ)。其次，該項(xiàng)目較為靈活，可以抵抗較大的災(zāi)害，一旦當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)出現(xiàn)大面積故障，分布式光伏儲(chǔ)能發(fā)電可以在一定范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)電力供應(yīng)。最后，該項(xiàng)目的儲(chǔ)能技術(shù)可以彌補(bǔ)光伏技術(shù)的一些缺陷，如單純的光伏發(fā)電只能白天發(fā)電，晚上不發(fā)電，而分布式光伏儲(chǔ)能發(fā)電項(xiàng)目可以實(shí)現(xiàn)晚上對(duì)用戶的供電，以達(dá)到削峰填谷的作用。

2 分布式光伏儲(chǔ)能發(fā)電項(xiàng)目對(duì)電網(wǎng)的影響

2.1 對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行的影響

與傳統(tǒng)發(fā)電項(xiàng)目相比，分布式光伏儲(chǔ)能發(fā)電項(xiàng)目的接入點(diǎn)數(shù)量較多且較為分散。在并網(wǎng)過程中需要相關(guān)人員科學(xué)把握技術(shù)節(jié)點(diǎn)，以保障并網(wǎng)質(zhì)量。一方面，該項(xiàng)目會(huì)對(duì)電網(wǎng)的運(yùn)行產(chǎn)生一定的影響；另一方面，由于分布式光伏儲(chǔ)能發(fā)電項(xiàng)目與電網(wǎng)的連接復(fù)雜，需要加強(qiáng)對(duì)并網(wǎng)操作的管理與監(jiān)督，以確保電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行。不同項(xiàng)目的并網(wǎng)方式不同，對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行產(chǎn)生的影響也不同。一般情況下，分布式光伏儲(chǔ)能發(fā)電項(xiàng)目可以單獨(dú)離網(wǎng)，不會(huì)對(duì)電網(wǎng)本身產(chǎn)生不良影響，但該項(xiàng)目一旦并網(wǎng)則會(huì)導(dǎo)致電網(wǎng)電壓波動(dòng)，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)破壞電網(wǎng)繼電保護(hù)裝置[2]。

2.2 對(duì)電網(wǎng)電能質(zhì)量的影響

電網(wǎng)電能質(zhì)量的高低將直接影響整個(gè)電力系統(tǒng)的運(yùn)行效益，分布式光伏儲(chǔ)能發(fā)電項(xiàng)目一旦并網(wǎng)，會(huì)對(duì)電網(wǎng)質(zhì)量產(chǎn)生影響。例如，該項(xiàng)目的并網(wǎng)容量和并網(wǎng)位置會(huì)影響整個(gè)電網(wǎng)的電壓分布，電壓過大會(huì)對(duì)相應(yīng)的繼電保護(hù)裝置造成破壞，進(jìn)而不利于電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行。因此，分布式光伏儲(chǔ)能發(fā)電項(xiàng)目通常會(huì)設(shè)置逆變器來接入電網(wǎng)，但該裝置的關(guān)斷與開通狀態(tài)頻繁切換會(huì)產(chǎn)生諧波污染，使得整個(gè)線路的繼電保護(hù)性能下降，甚至影響其他并聯(lián)分支[3]。

此外，光伏接入對(duì)配網(wǎng)電壓的影響程度也受配網(wǎng)負(fù)荷狀態(tài)和負(fù)荷類型的影響，其他條件一致的情況下，負(fù)荷類型以工業(yè)負(fù)荷居多的配網(wǎng)對(duì)光伏的接納能力最強(qiáng)，而居民類型負(fù)荷居多的配網(wǎng)對(duì)光伏的接納能力較小。不同負(fù)荷類型日負(fù)荷曲線見圖2。

圖2 不同負(fù)荷類型日負(fù)荷曲線

2.3 對(duì)電網(wǎng)控制的影響

分布式光伏儲(chǔ)能發(fā)電項(xiàng)目對(duì)電網(wǎng)控制策略具有一定的影響，這是因?yàn)樵擁?xiàng)目的控制難度較大。由于項(xiàng)目所處區(qū)域、所處季節(jié)以及天氣的變化，每個(gè)項(xiàng)目的發(fā)電量和存儲(chǔ)量不同（具體見圖3），并網(wǎng)后相關(guān)人員無法及時(shí)掌握相關(guān)信息，使得發(fā)電計(jì)劃的制定和實(shí)施無法保證其科學(xué)性，一定程度上降低了管理人員對(duì)電網(wǎng)的控制能力，不利于電力行業(yè)的發(fā)展。此外，分布式光伏儲(chǔ)能發(fā)電項(xiàng)目并網(wǎng)的電源點(diǎn)較為分散，一旦項(xiàng)目數(shù)量增加，其控制難度會(huì)成倍提升，從而對(duì)電力的調(diào)度和調(diào)節(jié)產(chǎn)生不良影響，同時(shí)還會(huì)擴(kuò)大電網(wǎng)的監(jiān)控范圍，提升監(jiān)控壓力。

圖3 某地春分、夏至不同天氣光伏儲(chǔ)能發(fā)電狀況

2.4 對(duì)電網(wǎng)規(guī)劃的影響

分布式光伏儲(chǔ)能發(fā)電項(xiàng)目在并網(wǎng)后會(huì)對(duì)電網(wǎng)的規(guī)劃產(chǎn)生相應(yīng)的影響，這是因?yàn)樵擁?xiàng)目一旦并網(wǎng)就需要技術(shù)人員設(shè)計(jì)一種新的電力交換體系，能夠?qū)⒐夥茉吹氖占⒋鎯?chǔ)、傳輸、控制、管理以及分配等融為一體，但也會(huì)增加整個(gè)并網(wǎng)系統(tǒng)的復(fù)雜性，改造規(guī)劃的難度也會(huì)隨之增加，對(duì)此需要技術(shù)及管理人員做好充分準(zhǔn)備[4]。此外，由于分布式光伏儲(chǔ)能發(fā)電項(xiàng)目的特殊性，在并網(wǎng)完成后，該地區(qū)的電量負(fù)荷預(yù)測難度會(huì)提升，進(jìn)而對(duì)電網(wǎng)規(guī)劃產(chǎn)生影響，需要規(guī)劃者做好充足預(yù)案，最大限度保障母線電壓和供電的穩(wěn)定性，提高分布式光伏儲(chǔ)能發(fā)電項(xiàng)目的實(shí)用性，以推動(dòng)該項(xiàng)目的更好發(fā)展。

3 提高分布式光伏儲(chǔ)能發(fā)電項(xiàng)目質(zhì)量的有效對(duì)策

3.1 加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新與優(yōu)化

提高分布式光伏儲(chǔ)能發(fā)電項(xiàng)目質(zhì)量，就要加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新與優(yōu)化，具體要做到以下3點(diǎn)。

3.1.1 提升并網(wǎng)逆變器性能，做好諧波抑制

逆變器能夠?qū)⒐夥M件產(chǎn)生的直流電轉(zhuǎn)換為交流電，并根據(jù)相應(yīng)指令按照比例輸出無功，以確保電壓處于正常范圍。在建設(shè)分布式光伏儲(chǔ)能發(fā)電項(xiàng)目時(shí)，可以將逆變器配合智能有功無功調(diào)節(jié)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目的動(dòng)態(tài)功率因數(shù)控制，這樣不僅能夠降低投資成本，還能夠提高功率穩(wěn)定性。此外，由于光伏發(fā)電處于低功率狀態(tài)時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的電流諧波，因此相關(guān)人員還可以采用群控技術(shù)，將多臺(tái)逆變器并聯(lián)，實(shí)現(xiàn)逆變器之間的協(xié)調(diào)，增強(qiáng)了直流一側(cè)的電容量，提高逆變器發(fā)電功率，降低諧波帶來的不良影響，為整個(gè)項(xiàng)目的發(fā)展提供技術(shù)支持[5]。

3.1.2 重視并網(wǎng)穿透率與逆功率問題

相關(guān)研究顯示，分布式光伏儲(chǔ)能發(fā)電項(xiàng)目穿透率應(yīng)低于配電網(wǎng)容量的15%，這樣才能確保并網(wǎng)的安全性。如果穿透率升高，則容易出現(xiàn)過壓問題。在建設(shè)該項(xiàng)目時(shí)，可以設(shè)計(jì)科學(xué)的直流配電系統(tǒng)準(zhǔn)則，并運(yùn)用支持供電系統(tǒng)和能量管理通信協(xié)議，保障光伏發(fā)電系統(tǒng)的穩(wěn)定。解決逆流問題，還應(yīng)在電網(wǎng)中配置相應(yīng)的警報(bào)裝置及逆功率監(jiān)測設(shè)備，一旦出現(xiàn)異常，系統(tǒng)能夠自動(dòng)報(bào)警并進(jìn)行斷網(wǎng)控制。

3.1.3 科學(xué)選擇線路型號(hào)

線路型號(hào)對(duì)線路傳輸容量有較大影響，不同配電網(wǎng)其常用線路型號(hào)不同。以低壓配電網(wǎng)為例，導(dǎo)線型號(hào)為LGJ-70，最大載流量為215 A，電纜型號(hào)為YJLV-70，最大載流量為140 A（具體見表1）。因此，開展分布式光伏儲(chǔ)能發(fā)電項(xiàng)目時(shí)，需要結(jié)合實(shí)際狀況選擇相應(yīng)的線路型號(hào)，以滿足該項(xiàng)目最大輸出功率，提升其并網(wǎng)容量，更好推動(dòng)分布式光伏儲(chǔ)能發(fā)電項(xiàng)目的技術(shù)發(fā)展。

表1 低壓配電網(wǎng)常用線路型號(hào)及最大載流量

3.2 做好政策激勵(lì)與支持

提高分布式光伏儲(chǔ)能發(fā)電項(xiàng)目質(zhì)量，不僅需要技術(shù)方面的創(chuàng)新，還需要做好政策方面的激勵(lì)與支持。相關(guān)部門需要對(duì)分布式光伏儲(chǔ)能發(fā)電項(xiàng)目有足夠的認(rèn)識(shí)，針對(duì)其發(fā)展存在的問題制定科學(xué)的引導(dǎo)政策。例如制定和出臺(tái)與該項(xiàng)目發(fā)展相適應(yīng)的配套措施，并結(jié)合不同地區(qū)的特點(diǎn)，引導(dǎo)投資者進(jìn)入該領(lǐng)域，拓寬分布式光伏儲(chǔ)能發(fā)電項(xiàng)目的融資渠道。政府部門應(yīng)做好財(cái)政補(bǔ)貼，并將其與其他光伏產(chǎn)業(yè)相結(jié)合，增強(qiáng)該項(xiàng)目的吸引力，如增加光伏發(fā)電項(xiàng)目電價(jià)補(bǔ)貼，制定分布式光伏發(fā)電獎(jiǎng)勵(lì)機(jī)制等，以促進(jìn)該項(xiàng)目的發(fā)展。此外，還應(yīng)建立監(jiān)督機(jī)制，科學(xué)管控電網(wǎng)系統(tǒng)，確保整個(gè)系統(tǒng)的安全，為電力行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展奠定良好基礎(chǔ)。

4 結(jié) 論

分布式光伏儲(chǔ)能發(fā)電項(xiàng)目作為新能源發(fā)展項(xiàng)目之一，它符合時(shí)代發(fā)展要求，能夠降低對(duì)環(huán)境的污染。做好分布式光伏儲(chǔ)能發(fā)電項(xiàng)目的并網(wǎng)工作，可以降低其對(duì)電網(wǎng)的不良影響，提升電網(wǎng)穩(wěn)定性。在今后的發(fā)展中，相關(guān)人員應(yīng)加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新，提升并網(wǎng)逆變器性能，做好諧波抑制，積極解決并網(wǎng)穿透率與逆功率問題，選擇合適的線路型號(hào)，以達(dá)到最終發(fā)展目標(biāo)，推動(dòng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步。此外，政府部門也要加強(qiáng)政策激勵(lì)與支持，加大對(duì)電力公司及相關(guān)投資者的補(bǔ)貼，從而激發(fā)該項(xiàng)目的發(fā)展?jié)摿Α?/p>