光伏电站并网管理分析

张震

摘 要：随着光伏电站爆发式发展，其带来的控制、送出和消纳问题，对电网运行和稳定特性影响深刻，因此为保证光伏可持续发展，保证发电企业、供电公司和地方政府共同利益，更好的服务地方经济发展，光伏电站并网管理研究势在必行。本文构建基于管理成效、经济效益、社会效益的三级评价指标体系，提出基于德尔菲法协同主成分分析法对光伏电站并网管理指标体系模型，并进行了实例验证。

关键词：光伏电站；德尔菲法；主成分分析法；并网运行管理

中图分类号：TM615 文獻标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）03-0137-02

当前，光伏产业迅速发展。国际能源署和欧盟的研究中心表明，很可能到2020年，光伏发电占总发电量的比重将会提升至2%，2030年更会上升到10%。我国政府部门及电网公司都在积极为分布式电源项目接入电网提供便利条件，以促进可再生能源发电技术的发展和应用。与水电、核电和风电相比，太阳能的利用更便捷，它受地区、资源、距离等方面的限制都较小，安全性也比核能要高。成为各国研究及应用的热点之一。我国的光伏发电产业伴随着环境压力和强大内需得到快速发展。

“十二五”期间，在国家鼓励新能源政策出台，，光伏电站产业进入快速、蓬勃发展的新时期，近年来更成爆发势增长趋势。然而光伏电站类型复杂，其带来的控制、送出和消纳问题，对电网运行和稳定特性影响深刻[1]。因此，探索光伏电站并网的优化管理，具有较好的社会效益、经济效益和环保效益。

1 光伏电站并网结构c

光伏发电系统最基础的元件是光伏电池，由于光伏电池的输出功率较低，多个电池连接组成光伏阵列时，才可正常运行。影响光伏系统发电的因素主要为温度和光照。一般情况下，光照受气候的影响较大，因此光伏系统的输出电力不稳定[2]。光伏电站并网结构如图1所示。

如图1所示，光伏电站并网结构包括光伏阵列、稳压电容、DC-DC变换器、DC-AC变换器、滤波器及变压器。由此对光伏电站进行动态建模[3]，如图2所示。

2 光伏电站并网管理指标体系

针对光伏电站并网管理的当前现状及存在的问题，探索光伏电站并网管理工作中的决定性影响因子，从管理成效、经济效益、社会效益三方面出发，构建出三级指标评价体系（如图3示）。

如图3所示，并网管理指标体系包括：

（1）光伏并网管理成效：光伏并网运行管理、组织管理、协调管理、保障管理四方面，分析影响光伏并网管理成效[4]。

（2）光伏并网经济效益：光伏电站建设项目属于基础设施建设，同时又是臝利性项目。经济效益评价的本质是通过效益和费用的计算，对光伏项目建设和生产过程中的诸多经济因素进行经济分析和比较，主要从盈利能力、偿债能力、营运能力和发展能力四方面进行评价。

（3）光伏并网社会效益：光伏项目是对太阳能的高效利用，对我国社会的能源节约，减少排污有着重要意义，具有显著的社会效益。

3 德尔菲法协同主成分分析模型

本文构建了综合评价指标体系，进行光伏电站并网管理分析，评价指标包含了许多定量获取数据的信息，另外还包括一些指标需要定量分析。本文利用德尔菲方法[5]构建了协同主成分分析法的模型，模型构建的基本原理和评价分析过程如下：

（1）根据评价体系全面进行相关指标的信息搜集和整理分析，并开展科学的评估、分析处理。

（2）根据德尔菲法的基本原理，分析指标体系中的各层级的指标的重要性，并构建指标重要性的判断矩阵。利用主成分分析进行指标的打分、计算、分析和研究。

（3）针对评价问题的要求和特点，以确定综合评价的评分分级。

（4）通过分析上面计算出的的权重的数量。采用数学方法逐一计算出综合评分。得出评价体系的评价结论。

4 光伏电站并网管理分析

采用德尔菲法对某光伏电站项目实际情况进行评分，从事光伏电站相关技术研究的七名研究员构成了本次调查问卷的填写者，填写者综合考虑指标影响度、所产生的社会效益、经济效益等各评价指标进行综合打分，评价等级中优秀、良好、一般、差分别对应85-100、70-85、60-70及60以下。

基于四等级打分原则，采用德尔菲法对管理成效指标进行打分，如表1所示。

根据SPSS软件计算结果，选用四个成分用以分析光伏并网管理的管理成效指标。

可见，主成分反映了组织管理效益，即组织机构、电站运行频率与岗位职责的综合效应；反映了外送通道与装机容量的匹配率和政府重视度的综合效应。反映了就地消纳比率、区域光伏限定比率等指标效应；反映了协调管理效益。即光伏激励方面相关政策、相关设备和能力匹配率等指标效应。

同理可得，对于经济效益指标分析，主成分反映了净利润和总资产増长率以及负债率三个指标综合效应；主成分反映了项目流动比率、内部收益率和流动资产周转率等三个指标的综合效应。反映了投资能力，反映了协调管理效益。

对于社会济效益指标分析，主成分F1是节能效果、减少环境污染与提高就业率三个指标的综合效应。主成分F2反映了发展产业和土地增值效益的综合效应。

对该光伏电站项目的综合评价分析表明，该光伏项目所在地的太阳光资源条件丰富，且项目承办单位设计能力强。管理单位对光伏项目并网运行管理水平较好，综合社会效益较强。能够为区域经济的发展、社会的进步、人民生活水平的提高带来较好的拉动作用。综上所述，该光伏电站项目具有很好的利用和开发能力。但因为存在一些主要问题有：该项目整体所获经济效益一般。整体的收益水平和经济获利性受到了影响。受影响因素有投资净现值及内部收益率等。

5 结语

“十二五”期间，在国家鼓励新能源政策出台，太阳能光伏产业进入快速、蓬勃发展的新时期，然而光伏电站类型复杂，其带来的控制、送出和消纳问题，对电网运行和稳定特性影响深刻，为评价光伏电站并网项目的管理情况，本文建立了光伏电站并网动态数学模型，提出了经济效益、管理成效、社会效益的指标评价体系，构建了德尔菲协同主成分分析的管理评价模型，并针对某实际光伏电站进行分析。从体系中27个评价指标中筛出影响光伏并网项目的10个主要成分，总结出光伏项目在并网管理、经济发展、社会性方面的综合效益。

参考文献

[1]赵争鸣，雷一，贺凡波，等.大容量并网光伏电站技术综述[J].电力系统自动化，2011，35（12）：101-107.

[2]谢宁，罗安，陈燕东，等.大型光伏电站动态建模及谐波特性分析[J].中国电机工程学报， 2013（36）：10-17.

[3]陈权，李令冬，王群京，等.光伏发电并网系统的仿真建模及对配电网电压稳定性影响[J].电工技术学报，2013，28（3）：241-247.

[4]钟朋园.内蒙古风电并网管理评价体系及相关机制研究[D].华北电力大学，2015.

[5]赵高强.大规模风电项目开发及并网运营优化管理研究[D].华北电力大学，2013.