光伏发电系统对电力调控的影响

郭文双 马华

摘要：随着我国经济的发展，能源与资源的消耗对环境的影响日益严重，光伏发电作为清洁能源其开发利用显得日益重要。光伏发电系统具有资源普遍、无污染，设备可靠，维护简单并受地域条件限制小的特点。并且，我国太阳能资源十分的丰富，排除西南以及黑龙江边境地区外均为高太阳能资源区，这对发展光伏发电系统十分有力。同时，光伏发电也存在着诸多问题，如功率输出不稳定，可调度性差，并具有间歇性发电和随机波动性变化的特点。这些都对电力调控造成一定影响，对电力调控工作的管理与操作提出了一定的挑战。

关键词：光伏发电;电能质量;电力调控;电网安全

一、光伏发电对电力调控的影响

光伏发电为可再生的清洁能源，是未来新能源发展的重要趋势，但其与传统化石能源有着很大不同，比如发电的间歇不稳定性、波动性，昼夜功率输出的不可调整性等，均使之在与大电网并网运行后影响大电网本身的稳定性与供需平衡，这就对电力的调控工作造成了传统能源未产生过的影响。

1.1系统电能质量方面

电网的电能质量主要体现在电压、频率以及波形。而光伏发电系统其自身的工作原理决定了其此方面的缺陷性。当并网光伏发电站并网或与系统解列时，其有功与无功功率的变化均会对电网造成冲击。同时其内部光伏发电组件的启停也会造成输出的改变，从而影响电网的电能质量。而且在光伏发电产生的直流电源逆变成并网所需的交流电的过程中，将会产生大量的谐波污染。

随着光伏发电在系统中所占比例的提高，其自身发电所具备的随机性与不稳定性导致电网内的频率出现经常性的波动。并且此时光伏发电产生的谐波经过能量的叠加，有可能超出系统可承受的范围。而且，系统中多个谐波源互相的影响还可能造成谐振，进一步危害大电网的安全运行。

1.2发电计划方面

我国电网长期以来均以火电发电为主，其功率的输出具有良好的稳定性与可预测性。但光伏发电受到季节、温湿度、天气的影响，使其充满了随机性与不可控性，影响了系统运行的稳定性，增加了电网发电计划的制定与实施的难度，并且随着国家新能源政策的推进，光伏发电所占比例将会进一步提高，必将增加供电公司电力调控的难度。

1.3继电保护方面

光伏发电系统的并网使得电网中的潮流具有了双向性，并且电网故障时短路电流的大小、方向以及分布也会因此而有所改变。因此光伏发电系统与系统变电站均需要装设继电保护装置，防止故障后的系统失稳与对系统反送电，保护光伏发电站本身也保护系统不受到故障多次冲击。当已并网的光伏发电系统向大电网输入功率时，会使原继电保护装置的保护范围缩小，从而影响到继电保护装置工作的灵敏性与可靠性。

1.4孤岛效应

在电力系统中，孤岛效应是指电路的某个区域有电流通路而实际没有电流流过的现象。随着并网光伏电站的增加，孤岛效应发生的概率也会随之增加，其不仅会对光伏发电站本身的设备造成损害，也会对大电网本身的设备造成损害进而扩大事故，同时还会对供电公司的现场检修人员的人身安全造成威胁。因此电网调控中心做好相关工作来保障电网的安全稳定运行至关重要。当孤岛电网不再因保供电可靠性而存在时，调控中心需迅速地检测出孤岛电网并可靠切除。并且当其重新与系统并列时，应做好同期检测并采取一定措施，减少对系统的冲击。

1.5调控管理方面

由于光伏发电系统运营人员不太同于原有的大型国有发电企业，其自身的需求具有一定的灵活性，并会因此出现根据其自身需求并、解列机组的情况。同时由于其自身发电原理的所受自然条件的影响，使其充满了随机性与不可控性，都使得配电网侧的能力管理增加了新的问题，也加大了调控中心调控力度的实施难度，并且随着大型并网光伏发电站的增多，其直接接入的电压等级也在提高，电网调控的管理也产生了新时期的挑战。

二、对于光伏发电未来发展的预估和相关建议

供电公司是服務型企业，负责提供充足稳定电力服务，作为供电者有责任也有义务保障电网运行的安全与稳定，保护新能源的健康发展与使用。

光伏发电作为我国在未来主力推广的发电方式，尽管还存在一定的问题，但也具备很强的发展空间。保障光伏发电站与电网的安全运行，解决因为光伏发电带给调控中心调控电力时的问题，是电力行业在未来应着重考虑的问题。

2.1电网结构上的技术增强和优化

光伏发电的优势在于其作为清洁能源的独特性，而缺点则是受环境、天气等因素影响而带来的巨大的不稳定性与不确定性。要解决这一问题，电网机构的科学合理与否很关键。电网结构是否符合当前能源发展的需要决定了光伏能源与电网之间的兼容状况，因为在能源技术中，电网是其介入的基础，电网的坚强程度会和能源技术的介入状况产生最直接的关联。所以加强电力调控很重要的一个因素便是本地光伏发电的规模与分布情况的掌握，如果调控部门能够合理的调整电网运行方式，让继电保护可以展开合适的配合，那么对于电网运行就能起到一定程度的改进作用，从而在运行上让光伏发电系统产生更好的供电能力，让电力企业做好更好的供电服务。

相关行业还应积极对直流输电和柔性交流输电技术进行研究，提升相应的供电效率，加强光伏发电系统的短路功率与动态稳定，针对这些方面不断优化能源存储技术，在光伏发电的发展之路更加健康安全的同时，也让电网本身的运行能够趋于平稳。

2.2强化调控制度

光伏电网中存在很大的不可控性，在调控难度上要比普通的火电或水电高许多，因此在具体供电工作中，加强调控规划和人员安排，增强调控制度，可以增强光伏发电的管理力度。同时建立起对应的维修系统，制定和光伏发电系统的工作原理相关的维修、维护措施，也能让检修人员有效应对诸如孤岛效应等在光伏发电中较为常见的问题，保障供电的稳定。

2.3增强电网结构分布和调研

科学规划应是在光伏发电被大力推行和发展的同时并行做好的工作之一，光伏发电系统因为自身原因在电能质量方面有很大的负面影响。而如果能就电网负荷、容量及结构部分做好充分调研，就能在有效提升电能质量等方面的可承受范围，在一定程度上缓解因为“系统容量过大”等问题带来的影响。供电公司如能确定科学化的光伏发电装机容量，做到统一调度、分级管理，相关人员严格按照电网调控原则进行系统操作，加强人为可控因素，落实各级调度关系，降低非故障情况下发生非计划性并、解列的行为，那么在很大程度上能够降低谐波问题，会对光伏变电站的电力调控产生维稳的效用。

三、结语

随着光伏发电技术的发展，其对电力调控的影响将进一步加深，如何在新形势下既保障光伏发电的发展又保障电网运行的安全与稳定将是供电公司调控部门工作的重中之重。由于光伏发电自身的不稳定与不确定性，传统的工作方法必将无法满足新的工作要求。这就要求不断结合情况发展制定可行的办法，调整电网结构、继电保护配置与管理手段，做好精心调控，科学规划，促进光伏发电新能源技术的发展。

参考文献：

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