光伏发电接入系统对电网运行的影响

孙永红 国网河南省电力公司三门峡市陕州供电公司

光伏发电接入系统对电网运行的影响

孙永红 国网河南省电力公司三门峡市陕州供电公司

分布式光伏发电具有接入容量比较小、接入点比较分散、系统运行控制相互独立等特点，发电功率的变化会导致接入电网时引起系统的电压、潮流产生波动，这使得电网运行的控制难度加大。因此，只有有效解决分布式光伏发电接入电网时对电压分布与潮流产生的影响，才能保证供电的安全可靠性。

光伏发电 分布式 电网运行 影响

前言

能源的利用促进了现代工业的快速发展，其在人类生产生活中发挥着巨大的作用。其中，化石燃料（如煤、石油等）的大量使用造成了严重的环境污染问题，因此，发展清洁的新能源成为可持续发展的必然要求。随着新能源发电技术的发展，光伏发电在电力系统中的比重越来越大，但光伏发电的间歇性、随机性、周期性、波动性等特点对电网的稳定运行产生了不可忽视的影响。对于电网系统而言，光伏发电具有不同于常规发电的特性，因此，要根据光伏发电的特点，通过采用新方法和新技术，来充分发挥光伏发电的作用，将光伏发电接入电网系统后造成的消极影响降到最低。

一、光伏发电的优势

光伏发电技术利用了半导体界面的光生伏特效应，将光能直接转变为了电能。它拥有常规发电系统不具备的优势。

第一，在可预见的时限内无枯竭的危险，且安全可靠、清洁无污染。第二，能源分布受地域的限制比较小，甚至可以利用建筑物的向阳面。第三，不需要消耗其它燃料，只需架设发电和输电设备便可就地发电供电。第四，光伏发电站的建设周期比较短，能源获取的成本也比较低。第五，光能的质量较高，这对实现节能减排的目标以及可持续发展具有重要意义[1]。

二、分布式光伏发电接入系统对电网运行的影响

（一）对电能质量的影响

第一，对电压的影响。在电网系统的终端或馈线终端接入大量光伏发电后，其产生的反向电流，会使负荷一侧电压高于变电站一侧，这可能导致负荷侧的电压超过国家规定的标准。此外，白天照明的变化也会导致光伏输出的电流发生变化，这也会使电压产生波动，使电压/无功调节装置处于频繁变动的状态。

第二，谐波问题。光伏并网发电是将直流电能转换为电网中的交流电，这一过程中产生的谐波会污染交流电网。电子产品的大量使用也带来了谐波问题。具体地说，谐波的大小和阶次受发电方式、逆变器的型号的影响。如果逆变器具有一定的滤波功能的话，可以有效地解决光伏发电接入电网产生的谐波问题。

第三，注入的直流分量。分布式光伏电源在接入电网系统之后，电网系统可能会产生直流分量，这会对电网系统的运行产生许多不利的影响，如计量装置可能会出现误差，电流式漏电器也可能发生错误操作。

（二）对短路故障的影响

当电网系统侧发生短路的时候，接入电网系统的光伏电源对短路的贡献比较小，稳态的短路电流只比光伏电源的额定输出大1 / 10～1 / 5，短路的那一瞬间电流峰值同光伏发电源的逆变器储能元件和输出元件的性能有关。在电网系统中，通常采用过电流保护和熔断器保护来消除短路故障，面对渗透率高的光伏电源，馈电线路上出现短路的故障时，则可能是会因光伏发电提供了绝大部分短路电流而造成的馈电线路不能检测出短路故障。

（三）产生孤岛效应

在电网断电之后，光伏设备仍维持向电网供电的状态，这就是所谓的孤岛效应。当电网因为故障或检修而断电时，光伏发电系统产生的孤岛效应将直接威胁到电网设备维修人员的人身安全，因此必须加入反孤岛效应的策略来抑制孤岛效应的危害。市场上的逆变器满足具有抑制孤岛效应的作用，但由于产品质量不能得到有效的保证，所以还需要采取一些替代措施来保证停电时，光伏系统能够及时同电网系统分离。

（四）改变配电网设计规划

电网规划是进行负荷预测的重要依据，光伏发电与天气的变化密切相关，这使得电力规划的难度非常大。供电规划的目的是满足供电的可靠性，使缺电率保持在一个尽可能小的数值内。光伏电源接入电网后，负荷预测引入净负荷的概念，即从原负荷中减去光伏系统的容量的净负荷值。新规划方式在进行负荷能耗增长分析后可直接引入新能源，运用净负荷的定义得出电网的特征，再遵循常规机组的规划，通过迭代来继续进行，以达到较好的机组协同效果[2]。

三、分布式光伏电站接入电网系统运行的应对策略

（一）研发光伏发电接入公共电网运行

的监测、保护和控制设备

第一，电网系统的实时监测、控制、调整和测量。光伏发电系统的接入是电网系统运行趋于复杂化，这使得电网系统需要监测的点和范围变得更多，而且需要协调控制的对象也有所增加。第二，分布式光伏电能质量的分析与控制技术。光伏发电有功率波动的问题，这给用户带来了电能质量问题。因此，有必要对光伏发电系统接入电网中的电能质量进行监控，积极研发针对电能质量的综合监控技术。

（二）健全分布式光伏发电接入电网的技术标准与规范

研究分布式光伏发电系统的技术参数及控制特点，以及其能承受电网系统干扰技术要求和标准；研究光伏系统并网的规模和电压等级方面的技术标准；研究接纳光伏电源的电网系统的技术标准和规范，不断健全光伏发电接人公共电网系统的规范，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的接人大电网之中，确保这些新的发电系统及其控制设备不会对大电网系统的安全运行产生消极影响[3]。

四、结束语

分布式光伏发电技术具有节能、环保的优势，表现出良好的发展势头。随着分布式光伏电源接入电网系统，电网系统的规划、设计、运行和控制也应不断升级完善以不断适应光伏发电的发展。随着分布式光伏发电接入配电网的电量日益增多，研究分布式光伏发电并网对电网的影响是十分必要的。因此，积极采用新技术，制定适当的管理措施，对进行太阳能资源的有效利用具有重要的意义。

[1]刘维亮,范云其.大规模分布式光伏电站并网对电网运行的影响[J].电工技术,2016(11)：130-131.

[2]杜严行,李恒.光伏电站接入方式对局部电网影响及改进方案的研究[J].电力电容器与无功补偿,2015(2)：9-13.

[3]薛莉,赵泉刚.分布式光伏发电接入对配电网继电保护的影响及适应性分析[J].低碳地产,2016,2(14):34-34.