光伏发电接入智能配电网后的系统问题综述

(国家电投集团山西可再生能源有限公司，太原 030000)

0 引 言

智能电网有一个主要的特征，就是支持大量分布式电源合理接入，在应用上具有成本低、灵活性高、兼容性强等优势，需求侧响应、管理等功能也得到了有效的完善，符合国家电网公司对智能配电网框架的发展要求。在各种分布式电源中，太阳能光伏发电的应用愈加广泛，由于光伏电站属于间歇式电源，在并网过程中会影响配电系统结构、运行等方面，针对其产生的影响，应该采取有效的解决措施。

1 含光伏电源的系统运行特点

1.1 电能质量

如果在配电网中直接接入光伏发电电源，很容易出现各类问题，进而影响电能质量的稳定性，主要表现为电压闪烁、浪涌、频率偏移、电压跌落等等。目前，为了解决此类问题会减少分布式电源的启动次数，在接入配电网的过程中，会利用逆变器，从而有效控制光伏电源输出功率变化带来的影响，保障电能质量的稳定性。针对谐波问题，可以将滤波器安装在相应的母线上。此外，要对多功能逆变器的控制方式进行研究和探索，可以将有源滤波器并联到逆变器之中，对电压最大功率点进行跟踪控制，利用该控制方保障电压源逆变器输出电流的稳定性，从而解决谐波问题[1]。电能质量监控是智能配电网建设过程中必须掌握的一项技术，需要加强对该技术的研究，并且不断完善监控体系。

1.2 继电保护

光伏发电电源接入智能配电网之后，配电网会变为多电源系统，为了确保该系统的正常运行，需要对继电保护设计进行调整，确保其设备具有方向性。目前，主要有两种可以解决该问题的方案，一种是切源方案，另一种是孤岛方案。所谓切源方案就是将分布式电源先全部断开，然后应用原有的保护措施。采用这种方式会导致速动性和可靠性随之下降，不仅要对电流故障切除进行考虑和处理，还要对时限配合进行考虑，同时在自动重合闸时间间隔内，要考虑分布式电源速断问题。总之，该方案应用的过程中需要考虑的问题较多。如果采用孤岛方案，则主要对时限配合、速断等问题进行考虑，采用分布式发电的方式，对部分分配电系统进行独立供电，如果出现故障问题，也能确保电力系统运行的稳定性和安全性，同时转变了配电网的运行方式，使其成为多个孤岛进行运行，使分布式电源供电得到了充分有效的利用，进而缩减了停电面积。

1.3 故障处理

在配电网系统中接入光伏电源后，系统不仅整体结构发生变化，运行特征也出现了明显的变化，所以不能再采用传统的故障处理方式，可靠性分析方式也需要改进和创新。实践研究表明，如果备用电源采用分布式电源，供电可靠性会有明显的提升。如果广泛电源并网运行于配电网系统中，则不利于系统可靠性的提升，甚至会带来一定的负面影响。此外，如果系统出现扰动，风分布式电源的不确定性较高，所以对可靠性有很大的影响[2]。由此可见，不论是分布式电源的接入方式，还是运行方式，亦或是接入位置、电源特性等，都会对系统可靠性产生一定的影响，合理的接入会提升系统可靠性，反之则会对系统造成负面影响。在智能配电网高级配电运行框架下，根据光伏发电系统的整体特性进行分析，主要针对安全理论、电源协调和控制方法、自愈控制框架等进行分析，通过对各类问题的分析和思考，提升光伏发电接入的可靠性和科学性，为智能配电网的发展提供更多依据。

1.4 微网动态

许多中小容量的分布式电源都可以利用微网进行管理，而微网的动态特性则会受到各个电源的影响，进而增加了微网设计的难度。在智能电网发展的过程中，分布式电源的接入种类在不断增多，且对系统的影响比较深远。微网技术是一种比较有效的电源管理手段，所以在智能电网建设的过程中，应该加强对微网动态特性、影响等方面的研究和分析。在研究的过程中，要先对网络结构、电源分布、负荷容量、接入方式等要素进行分析，然后利用相应的数学模型进行微网模型的构建。例如，应用光伏电站构建微网模型。以此为基础，对各种扰动、运行条件、控制方式等条件下的微网动态特殊性进行探索和分析。例如，如果主配电网短路故障，同时微网含有的电动机负荷较大，需要对其恒功率控制、调差控制下的网络动态特性进行研究和分析，掌握了微网动态特性才能更好的处理系统中的其他问题。

2 含光伏电源的网络规划

2.1 电站建设规则

目前来看，要做好光伏电站的规划建设，就要从多个方面着手考虑，主要包括能源、交通、气候等因素，根据具体的负荷预测信息以及相关的指标参数，在符合电气约束要求的同时，对光伏电站布点位置进行优化和完善，同时优化站内配置，确保发电站建设的合理性，使系统更加完善、灵活、可靠，避免接入配电网的过程中出现各类不良影响。此外，在可以采用建筑一体化的建设方式，在建设规划的过程中可以根据实际情况进行选择，这是一种常见的发电形式，具有一定的应用优势。在选择光伏电站容量的过程中，首先要考虑负荷正常运行时对电力的需求，其次要对突发事件进行分析，确保其具有足够的承受能力。在实际建设的过程中，由于太阳能采集并不稳定，所以需要采取有效的预测方式，通常采用负荷模型进行预测。在建设规划的过程中，还要对投入资金进行考虑，合理控制成本，结合当地辐照强度的变化规律，确保容量配置的合理性。规划人员要掌握光伏发电的特点，从经济、安全、效率等多个方面着手考虑，确保光伏电站建设的科学性、合理性。

2.2 出力预测

影响光伏发电系统输出功率的原因有很多，所以其往往具有不连续、不确定的问题，最明显的影响因素就是气象条件。除此之外，光伏发电系统输出功率的变化周期较强，会按照周期对电网产生冲击性。调查资料显示，电网发电容量中，需要对光伏发电比例进行控制，通常保持在10%～15%即可，否则会对电网运行造成影响[3]。所以，需要采取有效的电力预测措施，对光伏电源发电运行特性进行分析和掌握，这样不仅可以解决关于调度、负荷的各类问题，还能降低其对电网造成的影响，可以为并网规划提供更多参考依据。目前来看，我国对出力预测的研究并不全面，在研究的过程中，要根据实际构建相应的数学模型，然后根据辐照强度对电源出力进行模拟，采取相应的算法，然后建立出力预测模型，利用模型实现出力预测。通常，对电源产生影响的原因较多，确定性模型很难描述，所以要根据电源出力的特点和其与影响因子之间的非线性关系进行研究，然后获取更加科学合理的算法。

2.3 智能配电网规划

在常规配电网中接入光伏发电系统，会影响配电网的规划，用户侧分布式电源接入量较大，导致负荷增长，且难以对分布情况进行预测，对配电网结构的影响较大。由于分布式电源多样化，电源结构设计与协调都是亟待解决的问题。含光伏发电系统配电网规划设计具有综合性的特点，在研究的过程中要从多个角度出发，需要进行全面的分析，并坚持相应的技术型原则。在运行框架的要求下，需要对其建设过程中面临的各类问题进行考虑，具体的问题和对应研究方针上文已经有所阐述和分析。

3 结束语

综上所述，光伏电源并网会带来许多问题，这些问题需要通过实践和研究来探索解决办法，主要设计配电系统规划、运行、管理等方面。在光伏发电建设的过程中，分布式电源是不可或缺的一部分。为了确保建设的合理性，要从基础问题着手，做好高层次优化应用，构建完善的科研平台，展开全方位的研究和分析，确保智能电网健康持续的发展。