光伏發電系統對電力調控的影響

郭文雙 馬華

摘要：隨著我國經濟的發展，能源與資源的消耗對環境的影響日益嚴重，光伏發電作為清潔能源其開發利用顯得日益重要。光伏發電系統具有資源普遍、無污染，設備可靠，維護簡單并受地域條件限制小的特點。并且，我國太陽能資源十分的豐富，排除西南以及黑龍江邊境地區外均為高太陽能資源區，這對發展光伏發電系統十分有力。同時，光伏發電也存在著諸多問題，如功率輸出不穩定，可調度性差，并具有間歇性發電和隨機波動性變化的特點。這些都對電力調控造成一定影響，對電力調控工作的管理與操作提出了一定的挑戰。

關鍵詞：光伏發電;電能質量;電力調控;電網安全

一、光伏發電對電力調控的影響

光伏發電為可再生的清潔能源，是未來新能源發展的重要趨勢，但其與傳統化石能源有著很大不同，比如發電的間歇不穩定性、波動性，晝夜功率輸出的不可調整性等，均使之在與大電網并網運行后影響大電網本身的穩定性與供需平衡，這就對電力的調控工作造成了傳統能源未產生過的影響。

1.1系統電能質量方面

電網的電能質量主要體現在電壓、頻率以及波形。而光伏發電系統其自身的工作原理決定了其此方面的缺陷性。當并網光伏發電站并網或與系統解列時，其有功與無功功率的變化均會對電網造成沖擊。同時其內部光伏發電組件的啟停也會造成輸出的改變，從而影響電網的電能質量。而且在光伏發電產生的直流電源逆變成并網所需的交流電的過程中，將會產生大量的諧波污染。

隨著光伏發電在系統中所占比例的提高，其自身發電所具備的隨機性與不穩定性導致電網內的頻率出現經常性的波動。并且此時光伏發電產生的諧波經過能量的疊加，有可能超出系統可承受的范圍。而且，系統中多個諧波源互相的影響還可能造成諧振，進一步危害大電網的安全運行。

1.2發電計劃方面

我國電網長期以來均以火電發電為主，其功率的輸出具有良好的穩定性與可預測性。但光伏發電受到季節、溫濕度、天氣的影響，使其充滿了隨機性與不可控性，影響了系統運行的穩定性，增加了電網發電計劃的制定與實施的難度，并且隨著國家新能源政策的推進，光伏發電所占比例將會進一步提高，必將增加供電公司電力調控的難度。

1.3繼電保護方面

光伏發電系統的并網使得電網中的潮流具有了雙向性，并且電網故障時短路電流的大小、方向以及分布也會因此而有所改變。因此光伏發電系統與系統變電站均需要裝設繼電保護裝置，防止故障后的系統失穩與對系統反送電，保護光伏發電站本身也保護系統不受到故障多次沖擊。當已并網的光伏發電系統向大電網輸入功率時，會使原繼電保護裝置的保護范圍縮小，從而影響到繼電保護裝置工作的靈敏性與可靠性。

1.4孤島效應

在電力系統中，孤島效應是指電路的某個區域有電流通路而實際沒有電流流過的現象。隨著并網光伏電站的增加，孤島效應發生的概率也會隨之增加，其不僅會對光伏發電站本身的設備造成損害，也會對大電網本身的設備造成損害進而擴大事故，同時還會對供電公司的現場檢修人員的人身安全造成威脅。因此電網調控中心做好相關工作來保障電網的安全穩定運行至關重要。當孤島電網不再因保供電可靠性而存在時，調控中心需迅速地檢測出孤島電網并可靠切除。并且當其重新與系統并列時，應做好同期檢測并采取一定措施，減少對系統的沖擊。

1.5調控管理方面

由于光伏發電系統運營人員不太同于原有的大型國有發電企業，其自身的需求具有一定的靈活性，并會因此出現根據其自身需求并、解列機組的情況。同時由于其自身發電原理的所受自然條件的影響，使其充滿了隨機性與不可控性，都使得配電網側的能力管理增加了新的問題，也加大了調控中心調控力度的實施難度，并且隨著大型并網光伏發電站的增多，其直接接入的電壓等級也在提高，電網調控的管理也產生了新時期的挑戰。

二、對于光伏發電未來發展的預估和相關建議

供電公司是服務型企業，負責提供充足穩定電力服務，作為供電者有責任也有義務保障電網運行的安全與穩定，保護新能源的健康發展與使用。

光伏發電作為我國在未來主力推廣的發電方式，盡管還存在一定的問題，但也具備很強的發展空間。保障光伏發電站與電網的安全運行，解決因為光伏發電帶給調控中心調控電力時的問題，是電力行業在未來應著重考慮的問題。

2.1電網結構上的技術增強和優化

光伏發電的優勢在于其作為清潔能源的獨特性，而缺點則是受環境、天氣等因素影響而帶來的巨大的不穩定性與不確定性。要解決這一問題，電網機構的科學合理與否很關鍵。電網結構是否符合當前能源發展的需要決定了光伏能源與電網之間的兼容狀況，因為在能源技術中，電網是其介入的基礎，電網的堅強程度會和能源技術的介入狀況產生最直接的關聯。所以加強電力調控很重要的一個因素便是本地光伏發電的規模與分布情況的掌握，如果調控部門能夠合理的調整電網運行方式，讓繼電保護可以展開合適的配合，那么對于電網運行就能起到一定程度的改進作用，從而在運行上讓光伏發電系統產生更好的供電能力，讓電力企業做好更好的供電服務。

相關行業還應積極對直流輸電和柔性交流輸電技術進行研究，提升相應的供電效率，加強光伏發電系統的短路功率與動態穩定，針對這些方面不斷優化能源存儲技術，在光伏發電的發展之路更加健康安全的同時，也讓電網本身的運行能夠趨于平穩。

2.2強化調控制度

光伏電網中存在很大的不可控性，在調控難度上要比普通的火電或水電高許多，因此在具體供電工作中，加強調控規劃和人員安排，增強調控制度，可以增強光伏發電的管理力度。同時建立起對應的維修系統，制定和光伏發電系統的工作原理相關的維修、維護措施，也能讓檢修人員有效應對諸如孤島效應等在光伏發電中較為常見的問題，保障供電的穩定。

2.3增強電網結構分布和調研

科學規劃應是在光伏發電被大力推行和發展的同時并行做好的工作之一，光伏發電系統因為自身原因在電能質量方面有很大的負面影響。而如果能就電網負荷、容量及結構部分做好充分調研，就能在有效提升電能質量等方面的可承受范圍，在一定程度上緩解因為“系統容量過大”等問題帶來的影響。供電公司如能確定科學化的光伏發電裝機容量，做到統一調度、分級管理，相關人員嚴格按照電網調控原則進行系統操作，加強人為可控因素，落實各級調度關系，降低非故障情況下發生非計劃性并、解列的行為，那么在很大程度上能夠降低諧波問題，會對光伏變電站的電力調控產生維穩的效用。

三、結語

隨著光伏發電技術的發展，其對電力調控的影響將進一步加深，如何在新形勢下既保障光伏發電的發展又保障電網運行的安全與穩定將是供電公司調控部門工作的重中之重。由于光伏發電自身的不穩定與不確定性，傳統的工作方法必將無法滿足新的工作要求。這就要求不斷結合情況發展制定可行的辦法，調整電網結構、繼電保護配置與管理手段，做好精心調控，科學規劃，促進光伏發電新能源技術的發展。

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