閆旭斌

摘要：我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，人類社會(huì)不斷進(jìn)步，各種能耗大和污染大的能源造成了很嚴(yán)重的環(huán)境問題，為了減少對(duì)環(huán)境的污染，需要不斷開發(fā)利用各種新的能源，改變傳統(tǒng)的能源結(jié)構(gòu)，從社會(huì)長遠(yuǎn)發(fā)展的現(xiàn)狀來看，需要不斷開發(fā)可再生資源和能源。我國的太陽能資源十分豐富，對(duì)于太陽能資源的開發(fā)和利用是我國當(dāng)前的一項(xiàng)重要任務(wù)，其中可再生資源發(fā)展中，光伏發(fā)電的發(fā)展速度較快，太陽能光伏發(fā)電也是當(dāng)前發(fā)展較大的一項(xiàng)產(chǎn)業(yè)，是我國當(dāng)前開發(fā)的新能源的重要組成。本文從對(duì)光伏發(fā)電自身的特點(diǎn)出發(fā)，闡述了其對(duì)電力調(diào)控產(chǎn)生的主要影響，并就相關(guān)問題提出了改善建議。

關(guān)鍵詞：光伏發(fā)電系統(tǒng);電力調(diào)控;影響

1光伏發(fā)電技術(shù)淺析

光伏發(fā)電在產(chǎn)銷量、發(fā)展速度和發(fā)展前景等方面都優(yōu)于光熱發(fā)電。而通俗的“太陽能發(fā)電”指的就是光伏發(fā)電，全稱為太陽能光伏發(fā)電。光伏發(fā)電是以半導(dǎo)體的光電效應(yīng)為原理，形成電流，發(fā)出電能。硅原子有4個(gè)電子，如果在純硅中摻入有5個(gè)電子的原子如磷原子，就成為帶負(fù)電的N型半導(dǎo)體;若在純硅中摻入有3個(gè)電子的原子如硼原子，形成帶正電的P型半導(dǎo)體。當(dāng)P型和N型結(jié)合在一起時(shí)，接觸面就會(huì)形成電勢(shì)差，成為太陽能電池。當(dāng)太陽光照射到P-N結(jié)后，空穴由N極區(qū)往P極區(qū)移動(dòng)，電子由P極區(qū)向N極區(qū)移動(dòng)，產(chǎn)生電流，釋放電能。光伏發(fā)電系統(tǒng)由三部分組成：太陽電池板（組件）、控制器和逆變器，它們均由電子元器件構(gòu)成，無任何機(jī)械部件，因此，設(shè)備的可靠性和穩(wěn)定性表現(xiàn)突出，使用壽命較長，安裝維護(hù)也相對(duì)簡(jiǎn)單。光伏發(fā)電系統(tǒng)既可以獨(dú)立使用，也可以并網(wǎng)發(fā)電，靈活的電力存儲(chǔ)模式適應(yīng)任何需要電源的場(chǎng)合，上至航天器，下至家用電源，大到兆瓦級(jí)電站，小到玩具，光伏電源都可以完美勝任。

2光伏發(fā)電系統(tǒng)對(duì)電力調(diào)控的影響

2.1對(duì)繼電保護(hù)的影響

我國的配電網(wǎng)大部分是星型結(jié)構(gòu)，如果將光伏發(fā)電系統(tǒng)直接進(jìn)行并網(wǎng)可能會(huì)使得電網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變化，繼電保護(hù)出現(xiàn)故障，光伏發(fā)電對(duì)于繼電保護(hù)的影響主要有以下三大方面：第一，使得三段式的過流保護(hù)不能有效的對(duì)于故障電流進(jìn)行判斷，使得饋線動(dòng)作困難產(chǎn)生誤動(dòng)或者拒動(dòng)的情況;第二，高壓熔斷器的保護(hù)會(huì)受到影響，高壓熔斷器只能對(duì)于單個(gè)電源系統(tǒng)進(jìn)行工作，在發(fā)生故障的時(shí)候，由于光伏并網(wǎng)系統(tǒng)較為復(fù)雜，無法對(duì)于多個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行同時(shí)的保護(hù);第三，可能會(huì)造成孤島效應(yīng)，在進(jìn)行光伏電站并網(wǎng)之后，如果發(fā)生短路故障就可能會(huì)使得母線自動(dòng)切斷，使得其他負(fù)載會(huì)受到牽連的影響。

2.2系統(tǒng)電能質(zhì)量方面

第一，對(duì)電壓偏差的影響。電力系統(tǒng)中配電線路存在一定的阻抗，當(dāng)有電流流過時(shí)會(huì)在線路阻抗上形成電壓降，各負(fù)荷節(jié)點(diǎn)電壓逐漸降低。當(dāng)分布式電源接入后，隨著饋線中有功功率、無功功率發(fā)生變化，配電網(wǎng)中的潮流發(fā)生了變化，饋線可能會(huì)出現(xiàn)逆潮流。由于光伏并網(wǎng)后分布式電源輸出的有功功率以及線路上傳輸功率的減小，各負(fù)荷節(jié)點(diǎn)的電壓升高。當(dāng)光伏接入容量較低時(shí)，光伏系統(tǒng)支撐該節(jié)點(diǎn)的電壓。當(dāng)光伏接入容量較大尤其光伏接入饋線末端時(shí)，可能會(huì)導(dǎo)致某些節(jié)點(diǎn)的電壓超過允許值。第二，對(duì)諧波的影響。分布式光伏電源通過逆變器將直流電轉(zhuǎn)換為交流電并入電網(wǎng)，逆變器中使用大量的電力電子開關(guān)器件，逆變器中開關(guān)器件連續(xù)的導(dǎo)通與關(guān)斷會(huì)產(chǎn)生開關(guān)頻率附近的諧波分量，對(duì)配電網(wǎng)造成諧波污染。光伏并網(wǎng)容量較小時(shí)，通過光伏中的濾波環(huán)節(jié)，可以將并入配電網(wǎng)的諧波控制在一定的范圍內(nèi)。但隨著光伏發(fā)電技術(shù)的發(fā)展以及并網(wǎng)容量的不斷增大，并入電網(wǎng)的諧波含量可能超過標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的允許值。

2.3孤島效應(yīng)

孤島效應(yīng)是指分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)后出現(xiàn)的一種情況，由于該系統(tǒng)的作業(yè)與大電網(wǎng)是并立的（極少數(shù)可能存在緊密關(guān)聯(lián)），當(dāng)大電網(wǎng)出現(xiàn)故障時(shí)，可能停止供電，如果分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)端沒有了解該情況，以常規(guī)工作要求繼續(xù)向電網(wǎng)供電，可能導(dǎo)致電能浪費(fèi)，也可能導(dǎo)致從事電網(wǎng)檢修、維護(hù)工作的人員受傷。與此同時(shí)，當(dāng)分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)一端出現(xiàn)故障，在并網(wǎng)運(yùn)行的前提下，大電網(wǎng)中的電能也可能進(jìn)入分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)中（在電壓相同的情況下），導(dǎo)致分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)端工作異常，如果低壓電網(wǎng)為單相分布式發(fā)電系統(tǒng)，會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)三相負(fù)荷欠相供電。本次研究所選的分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)即為單相分布式發(fā)電系統(tǒng)，面臨上述各類威脅。

3精心調(diào)控，確保電網(wǎng)安全

3.1科學(xué)規(guī)劃，加強(qiáng)管理

在大力支持光伏發(fā)電這種新能源技術(shù)發(fā)展的同時(shí)，也要做好科學(xué)的規(guī)劃，做好自身電網(wǎng)負(fù)荷、容量及結(jié)構(gòu)的充分調(diào)研，仿真實(shí)驗(yàn)自身在電能質(zhì)量等方面可承受的范圍，確定合理的光伏發(fā)電裝機(jī)容量。同時(shí)依據(jù)統(tǒng)一調(diào)度，分級(jí)管理電網(wǎng)調(diào)控原則，加強(qiáng)日常管理與相關(guān)人員培訓(xùn)，按時(shí)修改與簽訂調(diào)度協(xié)議，落實(shí)各級(jí)調(diào)度關(guān)系。嚴(yán)審相關(guān)檢修計(jì)劃，杜絕非故障情況下的非計(jì)劃性并、解列行為。同時(shí)加強(qiáng)光伏變電站的自動(dòng)化設(shè)備運(yùn)行監(jiān)控，做好信息實(shí)時(shí)采集與上報(bào)，做到充分利用新能源，合理安排計(jì)劃生產(chǎn)，進(jìn)而促進(jìn)電網(wǎng)的進(jìn)步發(fā)展。

3.2優(yōu)化電網(wǎng)結(jié)構(gòu)與技術(shù)

光伏發(fā)電作為清潔能源具有巨大的優(yōu)勢(shì)，但其自身的不穩(wěn)定性與不確定性也是其最大的弱點(diǎn)，而電網(wǎng)機(jī)構(gòu)是否科學(xué)合理、是否符合當(dāng)前能源發(fā)展的需要決定了新能源與大電網(wǎng)的兼容問題。畢竟一個(gè)堅(jiān)強(qiáng)的電網(wǎng)才是新能源技術(shù)介入的基礎(chǔ)。調(diào)控部門應(yīng)根據(jù)本地光伏發(fā)電的規(guī)模與分布情況，合理調(diào)整電網(wǎng)運(yùn)行方式，調(diào)整相應(yīng)的繼電保護(hù)配合，從而從運(yùn)行上為光伏發(fā)電企業(yè)做好服務(wù)，保障國家發(fā)展新能源的正確理念。并應(yīng)用直流輸電以及柔性交流輸電技術(shù)，改進(jìn)優(yōu)化能源存儲(chǔ)技術(shù)，從短路功率與動(dòng)態(tài)穩(wěn)定方面著手，既維護(hù)光伏發(fā)電的健康發(fā)展，又保障電網(wǎng)本身的安全運(yùn)行。

3.3強(qiáng)化反復(fù)性發(fā)電系統(tǒng)的電網(wǎng)運(yùn)行

為深度分析電力系統(tǒng)，必須開展潮流計(jì)算，并且實(shí)施動(dòng)態(tài)仿真，使用監(jiān)理合理化模型，最大程度上保障結(jié)果。在進(jìn)行光伏電池分布式系統(tǒng)的研究時(shí)，重點(diǎn)研究電源特征，構(gòu)建動(dòng)態(tài)化模型，掌握不同運(yùn)行狀態(tài)下系統(tǒng)的不確定性。目前，光伏發(fā)電技術(shù)已經(jīng)被普遍應(yīng)用。隨著應(yīng)用規(guī)模的不斷擴(kuò)大，極有可能會(huì)造成大系統(tǒng)電壓以及頻率等出現(xiàn)問題，比如穩(wěn)定性不足，因此要深度研究光伏發(fā)電系統(tǒng)、系統(tǒng)運(yùn)行方式、并網(wǎng)大電網(wǎng)形式等。提升光伏發(fā)電功能的預(yù)測(cè)精準(zhǔn)度，使其及時(shí)受到不確定性因素的影響，還能夠保障發(fā)電的可行性，順利推進(jìn)各項(xiàng)計(jì)劃。提升技術(shù)水平，是推動(dòng)光伏發(fā)電并網(wǎng)應(yīng)用的重要手段和途徑，必須要做好全面的分析和研究，最大程度上提高電網(wǎng)運(yùn)行的水平。

3.4落實(shí)無功補(bǔ)償

光伏發(fā)電運(yùn)行中并網(wǎng)大電網(wǎng)的運(yùn)行，落實(shí)無功補(bǔ)償對(duì)其供電質(zhì)量的提升，以及供電穩(wěn)定性的保障奠定良好的基礎(chǔ)。其中具體落實(shí)無功補(bǔ)償?shù)囊罁?jù)為，光伏發(fā)電微網(wǎng)運(yùn)行中與大電網(wǎng)運(yùn)行中，兩電網(wǎng)之間的運(yùn)行功率存在一定的差異性，該類差異性的表現(xiàn)直接呈現(xiàn)為高線損，高故障率，供電不穩(wěn)定等現(xiàn)象。因此針對(duì)低等級(jí)的光伏發(fā)電微網(wǎng)實(shí)施無功補(bǔ)償，則可使其在接入大電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，整體的微網(wǎng)電能傳輸供應(yīng)較為穩(wěn)定，波動(dòng)現(xiàn)象較少，最終有效地提升了電網(wǎng)的運(yùn)行質(zhì)量，對(duì)于用電戶的穩(wěn)定用電保障，以及各類供電設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行，奠定了良好的基礎(chǔ)。綜合分析有效地提升了電力企業(yè)的實(shí)際收益，并且對(duì)于光伏發(fā)電并網(wǎng)接入大電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行及可持續(xù)發(fā)展，發(fā)揮了積極的作用。

4結(jié)束語

總之，由于光伏發(fā)電自身的不穩(wěn)定與不確定性，傳統(tǒng)的工作方法必將無法滿足新的工作要求。這就要求不斷結(jié)合情況發(fā)展制定可行的辦法，調(diào)整電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、科學(xué)規(guī)劃，促進(jìn)光伏發(fā)電新能源技術(shù)的發(fā)展。

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