文/吳正強(qiáng) 奚學(xué)濤 王博 張亞明 祁建勛 鄭明果

在實(shí)際應(yīng)用中，分布式太陽(yáng)能光伏發(fā)電是目前應(yīng)用最為廣泛的一種太陽(yáng)能發(fā)電方法，但這種發(fā)展方法在光伏發(fā)電機(jī)容量較小的情況下，能夠使光伏光網(wǎng)對(duì)地方電網(wǎng)的線損率得到有效的降低。但隨著太陽(yáng)能光伏發(fā)展應(yīng)用越來(lái)越廣泛，分布式光伏發(fā)電機(jī)的數(shù)量也大幅度增多，光伏并網(wǎng)對(duì)地區(qū)電網(wǎng)線損的影響也在大幅度的提高，甚至對(duì)光伏并網(wǎng)發(fā)展的性能也產(chǎn)生了極大的影響。因此，技術(shù)人員必須要加強(qiáng)分析和研究光伏并網(wǎng)對(duì)地方電網(wǎng)線損的影響，提高關(guān)注度，以確保太陽(yáng)能光伏并網(wǎng)發(fā)展的安全和可靠運(yùn)行。

1 光伏并網(wǎng)對(duì)地區(qū)電網(wǎng)線損的影響

在應(yīng)用太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)的過(guò)程中，必須要將光伏電源，與某地區(qū)的電網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行連接，這一操作會(huì)在一定程度上改變電網(wǎng)系統(tǒng)中電流的分布形式。在原來(lái)的電網(wǎng)中，功率的流向是單一的，由正荷向負(fù)荷流動(dòng)，而連接光伏電源后，其功率流向也會(huì)發(fā)生改變，不再是單一路線。在光伏并網(wǎng)中線路電壓相同情況下，以實(shí)驗(yàn)作為前提，能夠?qū)夥娫吹娜萘亢碗娫唇尤胛恢?、地方電網(wǎng)線損三者之間的關(guān)系進(jìn)行計(jì)算。通過(guò)多次實(shí)驗(yàn)得到的結(jié)果和相關(guān)數(shù)據(jù)，以此為根據(jù)制定相關(guān)的模型，能夠進(jìn)一步分析對(duì)線損模型的實(shí)際情況，從而深入了解光伏并網(wǎng)對(duì)地區(qū)電網(wǎng)線損的實(shí)際影響情況，為改善光伏并網(wǎng)的性能而提供更多的參考依據(jù)。

2 光伏并網(wǎng)的實(shí)例說(shuō)明

本文以某地區(qū)對(duì)光伏并網(wǎng)技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用情況作為實(shí)例，通過(guò)系統(tǒng)的分析，詳細(xì)闡述光伏并網(wǎng)對(duì)地方電網(wǎng)的線損影響。

實(shí)例地區(qū)使用的是66kV 電網(wǎng)系統(tǒng)，這一系統(tǒng)采用輻射型網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，在系統(tǒng)中配備的節(jié)點(diǎn)和電源輸出點(diǎn)數(shù)量分別為24和2。兩個(gè)電源輸出點(diǎn)一個(gè)用于連接主網(wǎng)，另一個(gè)用于風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)。

2.1 光伏電源容量影響的分析

假設(shè)該供電系統(tǒng)的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)保持不變，從而確保只有供電系統(tǒng)負(fù)荷以及光伏電源會(huì)對(duì)地方電網(wǎng)產(chǎn)生線損影響。

在實(shí)際地區(qū)的改供電系統(tǒng)中，在符合分布的情況下，以網(wǎng)架結(jié)構(gòu)不會(huì)變化作為前提，當(dāng)光伏發(fā)電的電源電量處于充滿狀態(tài)時(shí)，將其接入地方電網(wǎng)中，就能夠得到相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。在對(duì)這些實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析后，得出以下結(jié)論：

（1）連接光伏電源相和地方電網(wǎng)后，在一定范圍內(nèi)產(chǎn)生的并網(wǎng)容量能夠使地方電網(wǎng)線損率降低，但超過(guò)這個(gè)范圍后，地方電網(wǎng)線損率就會(huì)提高。在對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行仿真分析后得出最終結(jié)論，當(dāng)光伏發(fā)電電源容量小于地方電網(wǎng)的承載負(fù)荷時(shí)，線損率就會(huì)降低；反之，線損率則會(huì)大幅度提高。

（2）在線損率的狀態(tài)下，將這一階段的并網(wǎng)容量稱之為最佳光伏電源容量。外界因素會(huì)對(duì)最佳容量的大小和范圍產(chǎn)生影響，而網(wǎng)架結(jié)構(gòu)和網(wǎng)架承載負(fù)荷是最主要的影響因素，兩者之間成正相關(guān)；除此之外，最佳容量值還會(huì)受到主電網(wǎng)變壓器和光伏電源注入節(jié)點(diǎn)之間的電氣距離的影響，距離越近容量越大。一般來(lái)說(shuō)，光伏并網(wǎng)的最佳容量值低于地方電網(wǎng)負(fù)荷值，通過(guò)試驗(yàn)證明，光伏并網(wǎng)最佳容量值應(yīng)當(dāng)為地方電網(wǎng)負(fù)荷值的30%，此時(shí)能夠更好的發(fā)揮出光伏并網(wǎng)的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)這也是檢驗(yàn)光伏電網(wǎng)對(duì)地方電網(wǎng)線損影響的重要依據(jù)。

2.2 光伏電源位置影響的分析

假設(shè)光伏電源板的容量為15MW，光伏電網(wǎng)中各個(gè)節(jié)、電站的間距相等，同時(shí)忽略電站聯(lián)絡(luò)線的影響，從而減少計(jì)算量。在這一前提下，通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明，當(dāng)變更光伏電源接入位置時(shí)，線損率也會(huì)隨之發(fā)生變化。具體變化情況如表1。

20號(hào)和11號(hào)節(jié)點(diǎn)分別是地區(qū)電網(wǎng)線損率的最高點(diǎn)和最低點(diǎn)，深入分析發(fā)現(xiàn)11號(hào)節(jié)點(diǎn)的總負(fù)荷量為10.2MW，占地方電網(wǎng)的負(fù)荷率的16.9%，此時(shí)光伏電源平均出力率為7.9MW。也就是說(shuō)此時(shí)可以完全消耗光伏電源的出力量。而當(dāng)光伏電源接入到10 號(hào)或9號(hào)節(jié)點(diǎn)時(shí)，雖然因?yàn)殡x最佳節(jié)點(diǎn)近，總負(fù)荷量依然較小，但線損率仍有較小的變化。由此可知，電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、光伏電源總體容量、光伏電源平均出力率、光伏并網(wǎng)負(fù)荷分布、地方電網(wǎng)負(fù)荷率都會(huì)對(duì)光伏電源最佳接入產(chǎn)生影響。

2.3 光伏電源接入電壓等級(jí)的分析

表1

電壓等級(jí)也是影響光伏電源對(duì)地區(qū)電網(wǎng)線損率的重要因素之一，可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行證明。在進(jìn)行這一實(shí)驗(yàn)時(shí)，需要滿足以下前提：

（1）地方電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)不變。

（2）接入節(jié)點(diǎn)選擇實(shí)例地區(qū)電網(wǎng)24節(jié)點(diǎn)中的第18個(gè)節(jié)點(diǎn)。

（3）為了減少計(jì)算結(jié)果的隨機(jī)性，要以地方電網(wǎng)和光伏并網(wǎng)網(wǎng)架相關(guān)數(shù)據(jù)及參數(shù)不變作為實(shí)驗(yàn)前提。

（4）在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，光伏并網(wǎng)最低負(fù)荷的比例取值為地方電網(wǎng)的15%。

在上述實(shí)驗(yàn)條件下，通過(guò)進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)得出數(shù)據(jù)，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，可得出結(jié)論：在參數(shù)不變的情況下，電壓等級(jí)越高，地方電網(wǎng)的線損率隨之降低，兩者之間是反比關(guān)系。

3 光伏并網(wǎng)實(shí)例的總結(jié)

通過(guò)實(shí)例分析，不難發(fā)現(xiàn)光伏電源容量、光伏電源接入電壓等級(jí)、光伏電源位置等因素對(duì)地方電網(wǎng)線損都具有一定的影響。因此，在進(jìn)行光伏電源安裝的過(guò)程中，技術(shù)人員必須要對(duì)這些影響因素進(jìn)行綜合分析，從而選擇最佳的光優(yōu)電源安裝接入方案，將光伏并網(wǎng)對(duì)地方電網(wǎng)的線損影響降到最低，以保證電網(wǎng)系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行，為用戶提供優(yōu)質(zhì)的電力服務(wù)。

4 結(jié)束語(yǔ)

隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，對(duì)太陽(yáng)能光伏并網(wǎng)發(fā)電技術(shù)將會(huì)進(jìn)一步應(yīng)用。因此，必須要高度重視光伏并網(wǎng)對(duì)地區(qū)電網(wǎng)線損的影響，從而有效提高我國(guó)的電力服務(wù)質(zhì)量，推動(dòng)我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平的提高。