光伏发电并网面临的问题分析

2014-10-21马可卫

基层建设 2014年25期

马可卫

摘要：本文首先分析了光伏发电面临的问题：如何有效利用仿真手段对光伏发电系统并网进行研究;光伏系统对整个电力系统影响的问题;配电网规划所面临的新问题;光伏发电系统并网带来的整个电网的控制问题，然后归纳了提升以及解决对策：构建光伏发电系统的研究实验与验证环境;深入研究光伏发电系统及微网与大电网相互作用的机理;健全光伏发电接入公共电网的技术标准与规范，最后简要分析了光伏发电在施工之中为了控制质量需要采取的措施：建设场地的清理、平整;方阵及逆变器室设计优化;支架安装质量控制要点。

关键词：光伏发电;并网;问题

引言

目前，比较多的相应的光伏发电的设备需要进行并网，使得并网的运行能够充分的而且有效的得到相应的提升。光伏发电并网的需要，应该相应在经济政策和法律法规上进行一定程度上的完善，但是本文并不试图探讨这个的不完善，需要在忽略此技术层面上，探讨相应的光伏发电系统接入大电网后2部分都能安全高效运行这一重大问题，也是决定光伏发电技术能否大规模工业化应用的关键。

光伏发电系统目前可以区分为离网光伏发电系统以及相应的并网型发电系统，其中并网型发电系统有着比较明显的优势。在投资的金额之上，其中并网光伏发电系统能够比离网发电系统金额占用比较少，将近少25%。其中将相应的光伏发电的系统能够做成微网的形式后接入到比较大的电网之中进行并排运行，从而最终实现与大电网互为支撑的目的。

目前，一般而言，光伏发电系统并网与其他分布式发电系统并网给大电网带来的问题可能相同。因此，笔者认为可以借鉴其他分布式电源并网方面的研究成果，但仍然有必要研究光伏发电系统电网并网后大电网可能面临的问题及对策。

一、光伏发电面临的问题

（一）如何有效利用仿真手段对光伏发电系统并网进行研究

电网的研究建设过程之中仿真手段比较关键的方法。因为光伏发电系统自身有着比较特殊的特点，所以为了能够合理及正确的对光电系统进行建模，可以利用仿真手段对光伏发电系统并网进行研究是光伏发电系统面临的重要问题之一。

在比较传统的电力系统的分析以及检测研究方法之中，对于光伏发电的系统不能够有效的进行相应的研究以及改善。更难以完成光伏发电系统的运行控制、规划任务，因此应根据光伏发电系统的特点，开发良好的仿真软件，这样才能够有效实现对光伏系统稳态和暂态的分析，研究光伏发电系统对大电网进行作用的机理及各种复杂扰动行为，这些都有助于研究光伏发电系统并网电网后的控制及光伏发电系统本身的规划问题。

（二）光伏系统对整个电力系统影响的问题

在一般情况下，光伏发电系统都是通过微电网并入大电网中的，微电网通常存在着多种运行的状态，其中光伏发电网系统在一定程度上以分散的状态进行相应的运行以及发展的时候，使得功率是以双向流动的方式出现的。在大电网的故障完成消除之后，通过相关的并网控制即可实现大电网对微网的有效容纳和并入，使得微网从新进入并网状态。

此种方式与比较传统的电网系统比较而言，光伏发电系统的特性有很大差别，并且相应的单个光伏发电系统在进入到电网后功率比较小，但由于光伏发电系统的接入点较多，因此当光伏发电系统大量接入电网后，其与整个电网之间的相互作用将是非常复杂的，并且可能对于整个电力系统的运行的特质都会有所影响。对光伏发电系统并入对整个电力系统的影响及整个电网运行机理进行分析，有助于有效控制光伏发电系统并入电网的时间，容量，使光伏发电系统取得最佳的经济效益。

（三）配电网规划所面临的新问题

配电网在接纳光伏发电的整个系统之后，整个配电网的角色都会发生变化，也就说，整个电网从单一的电能分配角色转变为了整体的电能收集者角色，整個配电网将成为电能传输、分配和收集于一体的新型配电电能交换系统。光伏发电系统会一定程度上影响着配电网的自身的电能质量，如带来严重的电压闪变，谐波及污染等问题，这就对配电网规划提出了新的要求。

因此，对于光伏发电系统在接入配电网之后，如何进行整个配电网的合理规划，是比较关键而且值得深思的问题。其中，如果不能对整个光伏发电系统进行有效而合理的利用，则还有可能对整个配电系统造成严重的影响，导致光伏系统的建设和使用问题更加突出，严重影响所接入配电网的母线电压、电流和电网潮流，对整个配电网的供电可靠性造成严重影响，因此光伏发电系统并网对配电网规划带来了新的挑战。

（四）光伏发电系统并网带来的整个电网的控制问题

由于光伏发电系统具有不稳定性，其将使所接入的整个配电网短期的负荷预测不准确，这就导致传统的电网运行及计划难度的增加，致使配电网难以进行断面交换功率的控制。电力系统接纳光伏发电的系统之后，配电网中电源点的数量多，但是此种电源点分布比较散，而且电源的协调比较难以控制与协调，常规的电压及无功补偿方法都将难以适用。这就比较大程度上地影响了配电网的安全备用、网络调峰、安全备用以及频率稳定的问题。

（五）无功补偿问题

光伏并网逆变器存在一定的无功消耗，所以应配备一定的无功补偿装置以具备无功调节能力，来保证电站功率因数和高压侧母线电压保持在合理的范围内。特别是对于功率因数比较高（不小于0.98）的光伏并网发电系统，更需要进行有效的无功补偿，从而实现无功的分层分区以及就地平衡，以减少光伏发电接入时对电压的影响，另外还可以降低线损，保证逆变器的正常运行，例如，光伏发电系统以10kV电压等级接入系统，则lOkV侧的功率因数在0.85～0.98范围内，通常应按装机容量的609配置无功补偿装置。为了检测无功电流并进行补偿，阐述了一种基于瞬时无功功率理论的无功电流检测方法，并可以和谐波电流的检测相结合，将两者的检测值相加后作为补偿电流参考值，同时完成对无功补偿和谐波抑制两项功能。

（六）孤岛效应

当系统供电因事故、故障或者停电维修而停止时，各用户端的光伏并网发电系统有可能与周围的负荷构成一个电力公司没办法掌握的自供给供电孤岛，这给检测人员带来危险，即所谓的孤岛效应。孤岛效应会对整个电网造成许多危害，为了防止孤岛危害的出现，防孤岛保护必不可少，主动式和被动式保护各有优缺点，因此光伏系统里应设置至少各一种防孤岛效应保护，当电网失压时，要求防孤岛效应保护应在2s内动作，断开与电网的连接。

因此，当光伏发电系统大规模地接入配电网后，将大大削弱常规电源对整个配电网的控制能力，为整个配电网的安全稳定带来巨大的隐患和新的安全问题。

二、提升以及解决对策

（一）构建光伏发电系统的研究实验与验证环境

1.为了能够更好的加强对于光伏发电系统的研究以及控制，需要认真分析了实际的光伏发电系统，基于光伏发电系统的自身的特性，从而建立好光伏发电系统的相应的动态和静态的模型，并与实际光伏发电系统及其控制器的静态特性和动态性进行比较。

2.光伏发电系统对大电网安全稳定影响的仿真实验环境。在进行光伏发电系统建模研究的基础上，需要科学合理建立比较合适的光伏发电系统并网的典型案例，包括典型光伏发电系统、光伏发电系统典型运行方式、典型并网方式、典型故障场景、典型控制措施等。

（二）深入研究光伏发电系统及微网与大电网相互作用的机理

当大量光伏发电以微网形式接入大电网后，微网与大电网间的相互作用将十分复杂，对大电网的运行特性产生重要影响，而对于这种影响的分析则需要以全新方法为基础。配电系统的安全稳定问题完全是由于微网的存在而提出的，其分析方法可能与高压电力系统截然不同。研究目的是要揭示出微网与大电网相互作用的本质，发展相关理论和方法，为含微网配电系统的稳定分析与控制奠定理论基础。

（三）健全光伏发电接入公共电网的技术标准与规范

研究并网光伏发电系统的技术参数和控制特性及承受大电网扰动能力的技术要求与标准，研究光伏发电系统并网的规模、接入电压等级、无功配置和电能质量等方面的技术标准，研究大电网接纳光伏发电系统应具备的条件等技术标准与规范。健全光伏发电接入公共电网的技术标准与规范，将有利于引导与规范光伏发电等新能源分布式发电系统有序接入大电网，确保这些新型发电系统及其控制设备不会对大电网的安全稳定运行造成危害。

三、光伏发电施工的注意事项

（一）建设场地的清理、平整

平整的场地利于施工，支架的安装要求地势尽量平缓、坡度一致，如果地势较短距离内起伏较大，或有垂直落差，严重影响支架的安装质量，甚至支架无法安装，因此对于山地光伏建设，平整场地是支架安装质量控制的关键和前提。

（二）方阵及逆变器室设计优化

布置在較平坦的场地，为节省电缆量，逆变室布置应尽量在方阵的中央，且布置在道路旁，因此逆变室布置要与道

路布置综合考虑。逆变室与箱变的位置距离多少合适，一般距离1m 左右可省电缆，但逆变室于箱变基础之间必须采用电缆沟连接，造成逆变室内防水效果不好，建议采用较远的距离如2～3m。

（三）支架安装质量控制要点

施工时，一般在安装斜梁时用拉线来找平。相邻支架的高差，在实际施工时，若相邻支架在同一个平面，通过拉线容易解决，若不在同一个平面，则较难控制，一般在支架安装好横梁后通过调整来解决，也可以在安装斜梁时，先装上部分檩条，再调整立柱高度来解决。

参考文献：

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[3]苏剑，周莉梅，李蕊等.分布式光伏发电并网的成本/效益分析[J].中国电机工程学报，2013，（34）：50-56.