关于光伏并网发电系统对电网的影响及相关需求的研究

白杨?窦金延?赵冠?徐洪祥

摘 要：当前，光伏发电发展前景良好，光伏并网发电系统的应用领域在不断扩大。由于光伏并网发电具备投资低、无污染、发展较快等优点，因此，光伏并网发电系统的应用广受追捧。虽然光伏发电具备诸多优点，但是其自身的局限性制约了它的发展。本文主要对光伏并网发电系统接入电网后对配电网的影响展开了论述，并分析了系统接入电网产生的相关需求。

关键词：光伏并网发电系统;安全稳定性;配电网;相关需求

现阶段，光伏并网发电系统较容易受环境等因素的影响，从而导致发电量减少，这表明当前的技术和政策尚不完善。光伏发电并网发展中遇到的瓶颈，需要技术人员在研究和分析问题和技术创新中解决这些问题。光伏行业要严把产品的质量关，并科学的制定出各项入网标准。同时，电力部门也应完善电网建设，使太阳能的利用率提高。

一、对电网的影响

（一）供电质量问题

有用电能作为光伏并网发电系统提供的唯一电能，具有一定的局限性，如无功电流直接对电网末梢的供电质量造成影响。这时需要增加一些无功设备为供电作补偿。早晚太阳辐射的变化也会对光伏发电系统产生很大的影响，这种情况降低了供电的稳定性。有关专家针对并网装置的利用率问题，提出了一些改善光伏并网系统供电质量的方法，使光伏发电并网的经济效益大大提高。下面将具体针对谐波、电压、频率等因素在光伏并网发电系统接入电网产生的质量问题展开论述[1]。

1.谐波

光伏逆变器虽然对改善无功电流的供电质量有较好的效果，但是光伏逆变器本身含有大量的电子元器件，因此，在实现直流逆变为交流的过程中会产生一些谐波，这时谐波污染对电网的危害是无法避免的。随着光伏发电系统在电网中的使用范围不断增大，谐波污染逐渐引起了人们的重视，目前，人们正努力的寻求解决办法[2]。

2.电压和频率

光伏并网发电系统存在的形式有两种，这两种形式影响了不但影响了电网的电压质量与频率质量，还影响了会对配电网和高压输送的控制力。光伏发电的形式存在一定的随机性，因此会导致系统经常性的频率波动，这就需要系统本身配备其他的辅助设备对其进行调控。

（二）孤岛效应带来的问题

一旦与光伏并网发电系统连接的电网线路发生故障或事故，需要停下来检修，系统与电网不得不分离开来，但是光伏并网发电系统不会停止，它还会继续向所带负载供电，从而使系统成为不受控制的供电孤岛。这种情况下，供电公司也无法掌控的光伏发电系统，并因此形成孤岛效应，这会造成配电网系统及用户端的损害[3]。

（三）可靠性与稳定性问题

在光伏并网发电系统接入主网后，对供电系统的稳定性及可靠性造成一定的影响，主要体现在以下三方面。

1.我们已知光伏发电系统发电量具有一定的波动性和随机性，这对输出功率的稳定性影响较大，因此，导致光伏并网发电系统供电的可靠性降低。

2.由于光伏电站选址、配置容量及电网连接的方式不同，因此影响了系统的可靠性。同时切除故障光伏电池组件等操作也会影响系统的可靠性[4]。

3.光伏发电系统在运行时，投入量越多，所占的发电容量比例越高，对系统的动态稳定性影响越大，因此，对电网供电的稳定性影响较大。

（四）电网效益问题

因为光伏发电系统发电形式的特殊性，所以系统接入电网后，在电网的效益方面带来一些影响，具体体现在以下两个方面：第一，光伏并网发电系统本身没有调峰和调频的能力，因此在早、晚用电高峰时段产生的负荷对电网造成很大的冲击;第二，随着光伏发电的大量投入，使得负荷预测的难度增加，这在一定程度上增加了电网规划的不确定因素。

由于光伏并网发电系统分为两种形式运行，同时受到自身特性的影响，所以系统接入配电网时，会导致较多问题的发生，因此要求重新考虑各种补充设备、继电保护设备的使用。

二、对电网仿真分析和计算的需求

（一）对配电网仿真分析和计算软件的新需求

光伏并网发电系统后，配电网的潮流计算过程有了一些新的变化，因此对配电网有了一些新的需求。

1.根据气候条件确定系统典型方式数量

由于光伏并网发电系统的发电量受到气候因素的影响，所以要求操作人员要准确把握电网运行时的各种特性。地级或县级调度部门要做好典型方式数量显著增加的准备。当地相关部门建立区域内的气候条件的数据库，如不同季节、不同时段及特殊情况下的气候因素及数据等。根据统计的系统装机容量与实际所发电量的有关数据，并结合气候数据内容，确定所需的系统典型方式数量。

2.制作抽潮流计算软件模型

目前潮流计算软件中缺少能计算光伏并网发电系统特点的模型，建议开始该模型的研究工作。计算模型的功能应包括：第一，反映日光强度等气候因素对光伏并网发电系统的发电量的实施变化;第二，反映不同年份的太阳能电池的效率;第三，反映光伏逆变器的功率因数。

（二）对大电网仿真分析和计算软件的新需求

大电网仿真分析和计算软件需要加强发电系统稳定性的考虑。光伏并网发电系统大量运行时，必然影响系统频率和电压的稳定性。未来太阳能功率可能较为集中的送入高压电网，但是受到地理、经济等多种条件的制约，光伏发电的容量在大电网中所占的比例仍是有限的。因此，建议研究人员要仔细分析光伏并网发电系统的逆变过程。根据所研究问题的实际需要，可以简化某些外部系统，或使其与系统等值。

（三）评估电网内谐波含量对仿真软件的需求

随着光伏并网发电系发电量总占比的升高，谐波污染的概率和影响将会进一步加大，因此，要在仿真分析配电网及高压电网的过程中添加对电网中谐波含量的评估项目。因此，研究人员应在电磁暂态模型软件基础上，对系统入网后电网的如何实现安全稳定的运行产生进行研究。

结束语：光伏发电作为一种新兴的能源形式有着广阔的发展前景。虽然光伏并网发电已经取得了一定的成绩，但是仍然存在较多的问题，对配电网系统仍有一些不良影响。今后对光伏并网发电系统的研究应该进一步深入，并不断探索改善光伏发电现状的有效方法，从而促进光伏发电实现更好的发展。

参考文献：

[1]张国荣，张铁良，丁明，等. 具有光伏并网发电功能的统一电能质量调节器仿真[J].中国电机工程学报，2012（7）：82-86.

[2]王成山，王守相. 分布式发电供能系统若干问题研究[J]电.力系统自动化，2011（20）：1-4.endprint