淺析分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)存在問(wèn)題與解決對(duì)策

蔡開晶

摘要：現(xiàn)代環(huán)保節(jié)能技術(shù)的發(fā)展使得新能源被運(yùn)用于各個(gè)領(lǐng)域，分布式光伏發(fā)電技術(shù)作為一種新型技術(shù)被運(yùn)用于電力系統(tǒng)，該技術(shù)是對(duì)太陽(yáng)能資源的利用，然而實(shí)際應(yīng)用中也遇到了一系列問(wèn)題與挑戰(zhàn)。文章分析了分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)問(wèn)題，并提出了解決對(duì)策。

關(guān)鍵詞：分布式光伏發(fā)電；并網(wǎng)問(wèn)題；電力系統(tǒng)；太陽(yáng)能資源 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TM615 文章編號(hào)：1009-2374（2016）33-0129-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.33.063

太陽(yáng)能資源的深入開發(fā)與利用使得電力系統(tǒng)中的分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)得到了發(fā)展，光伏發(fā)電為電力系統(tǒng)帶來(lái)了全新的電源供應(yīng)，然而實(shí)際運(yùn)用中也存在一些困難和挑戰(zhàn)，例如諧波問(wèn)題、電壓閃絡(luò)問(wèn)題等，為了使光伏發(fā)電的優(yōu)勢(shì)功能得以發(fā)揮，就必須正視這些問(wèn)題，并采取科學(xué)的解決對(duì)策，維護(hù)配網(wǎng)系統(tǒng)的安全運(yùn)行。

1 分布式光伏發(fā)電對(duì)配網(wǎng)的影響

不同于傳統(tǒng)的電源系統(tǒng)，由于依賴于太陽(yáng)光輻射、客觀環(huán)境溫度等，分布式光伏電源的輸出功率體現(xiàn)出某種浮動(dòng)性、變化性，這種變化也有周期性、規(guī)律性，通常來(lái)說(shuō)陽(yáng)光明媚、天氣晴朗的條件下，光伏發(fā)電系統(tǒng)出力旺盛，相反，烏云密布、不見陽(yáng)光的天氣則發(fā)電系統(tǒng)出力微弱，基于分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)以上特點(diǎn)，必然給配網(wǎng)帶來(lái)一定的影響，這種影響主要體現(xiàn)在以下方面：

1.1 影響潮流分布

以往的配網(wǎng)，用戶端未設(shè)電源連接，整個(gè)配網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)為輻射式，分布式光伏發(fā)電模式下則增加了電源數(shù)量，這樣就可能使潮流變得復(fù)雜，難免發(fā)生逆流問(wèn)題，同時(shí)電壓也將更加復(fù)雜地分布。在這其中潮流的大小、流向等將在很大程度上與分布式電源的連接位置、容量等密切相關(guān)。

1.2 影響電能質(zhì)量

1.2.1 電壓偏差。狀態(tài)穩(wěn)定情況下，一般來(lái)說(shuō)，配網(wǎng)系統(tǒng)中不同負(fù)荷點(diǎn)，其電壓會(huì)順著潮流的流向慢慢下降，然而分布式光伏發(fā)電模式下，由于潮流流向較為復(fù)雜，通常存在逆流的可能，同時(shí)饋線中的傳輸功率也將逐漸下降，使得不同負(fù)荷點(diǎn)電壓上升，影響其電壓偏差。而且陽(yáng)光的強(qiáng)度、照度等會(huì)極大地影響電源的輸出功率，具有動(dòng)態(tài)浮動(dòng)性，然而配網(wǎng)系統(tǒng)的調(diào)壓能力有限，當(dāng)光伏電源在配網(wǎng)系統(tǒng)中占據(jù)主導(dǎo)時(shí)，由于其出力的不確定性會(huì)導(dǎo)致配網(wǎng)負(fù)荷潮流不斷變化，電壓不易調(diào)整，電壓高低難以把握。

1.2.2 電壓波動(dòng)與閃變。光伏電源在接入與退出配網(wǎng)系統(tǒng)的瞬間，很容易引發(fā)配網(wǎng)系統(tǒng)的電壓發(fā)生波動(dòng)與閃變，特別是分布式電源如果未能按照特定的法規(guī)、制度、客觀需求等進(jìn)行啟停時(shí)，很可能造成輸出功率的動(dòng)態(tài)變化，對(duì)應(yīng)的配網(wǎng)電壓也將發(fā)生波動(dòng)與閃變。同時(shí)外部環(huán)境特點(diǎn)，例如太陽(yáng)光輻射、溫度等的變化也可能引發(fā)配網(wǎng)系統(tǒng)電壓波動(dòng)。

1.2.3 諧波污染。來(lái)自于光伏電源的直流電，經(jīng)逆變器將變成交流電，進(jìn)入配網(wǎng)系統(tǒng)可能出現(xiàn)諧波，引發(fā)諧波污染。如果光伏容量較低且濾波器標(biāo)準(zhǔn)合格，通常能夠有效控制諧波污染，然而，由于光伏發(fā)電規(guī)模不斷擴(kuò)大、發(fā)電量也較大，各個(gè)諧波源之間彼此重疊，則可能導(dǎo)致諧波量過(guò)高，污染無(wú)法被控制。

1.2.4 孤島問(wèn)題。配網(wǎng)系統(tǒng)如果因?yàn)楦鞣N問(wèn)題出現(xiàn)斷電現(xiàn)象時(shí)，則可能產(chǎn)生光伏電源孤島，無(wú)法被供電公司所控制。如果光伏并網(wǎng)系統(tǒng)持續(xù)敷設(shè)，孤島面積擴(kuò)大，會(huì)產(chǎn)生更為嚴(yán)重的危害，此時(shí)用戶也將承受各種不良影響，孤島區(qū)域電壓與頻率失穩(wěn)，供電恢復(fù)時(shí)，由于相位間的差異導(dǎo)致電網(wǎng)被沖擊。

2 分布式光伏發(fā)電對(duì)配網(wǎng)影響的解決對(duì)策

2.1 革新調(diào)壓設(shè)備

通過(guò)優(yōu)化調(diào)壓措施來(lái)使配網(wǎng)電壓達(dá)到預(yù)期的偏差要求，具體方法為改變變壓器的變比調(diào)壓，在光伏發(fā)電模式下，需要引入全新設(shè)備，例如靜止無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備、無(wú)功發(fā)生器等，這些調(diào)壓設(shè)備不僅能達(dá)到預(yù)期的調(diào)壓效果，而且成本低、便于操作。

2.2 改善調(diào)壓方式

配網(wǎng)調(diào)壓相對(duì)復(fù)雜，應(yīng)該根據(jù)配網(wǎng)不同節(jié)點(diǎn)的具體特點(diǎn)、運(yùn)行狀態(tài)等來(lái)對(duì)應(yīng)選配調(diào)壓策略。第一步應(yīng)該考慮光伏電源所處環(huán)境的光照情況、建筑規(guī)模等，第二步對(duì)應(yīng)設(shè)計(jì)規(guī)劃光伏電源，第三步對(duì)應(yīng)分析這一電源對(duì)電網(wǎng)電壓的危害，在維持原有的配網(wǎng)結(jié)構(gòu)狀態(tài)基礎(chǔ)上來(lái)進(jìn)行電壓調(diào)節(jié)。

2.2.1 調(diào)節(jié)變壓器變比。這種方法能夠確保線路中的電壓合理分配，從而確保電壓處于供電壓所能容納的范圍，要確保變比調(diào)節(jié)后，即便光伏電源接入，電壓始終合格，現(xiàn)實(shí)中的變壓器變比調(diào)節(jié)需要多次、反復(fù)操作才能達(dá)到目標(biāo)，而且如果配電系統(tǒng)中配置的是無(wú)載調(diào)壓變壓器，如果只調(diào)整分接頭的調(diào)壓也無(wú)法達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，對(duì)此可以改變調(diào)壓變壓器類型，選擇有載調(diào)壓變壓器，因?yàn)樗梢詳y帶負(fù)載調(diào)壓，而且無(wú)論是調(diào)壓速度、范圍都能達(dá)到預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)。

2.2.2 調(diào)整光伏電源接入位置。由于太陽(yáng)輻射的強(qiáng)弱會(huì)影響光伏出力大小，而且光伏出力的持續(xù)上升，接入點(diǎn)上游線路的潮流也會(huì)慢慢減弱，可能產(chǎn)生逆流。對(duì)此可以從電源接入位置切入，通過(guò)科學(xué)的調(diào)整來(lái)確保接入點(diǎn)的電壓控制在合理的偏差內(nèi)，以此來(lái)確保配網(wǎng)系統(tǒng)電壓整體上達(dá)到合格標(biāo)準(zhǔn)。此時(shí)，陽(yáng)光強(qiáng)輻射時(shí)，光伏電源出力達(dá)到極值，電壓持續(xù)上升。

2.2.3 靈活性策略的運(yùn)用。通常來(lái)說(shuō)，當(dāng)PV接入量有所差異時(shí)，單一的調(diào)壓模式無(wú)法達(dá)到預(yù)期的調(diào)壓目標(biāo)，在這種情況下最為合理的方式就是將變壓器變比調(diào)節(jié)和接入位置調(diào)整同步配合。這是由于通過(guò)調(diào)整PV的接入位置，一方面能夠調(diào)壓；另一方面也能控制電壓高峰與低谷的差值，從而推動(dòng)配網(wǎng)電壓逐漸走向平衡。這其中也要注意兩種方法運(yùn)用的先后順序，先變換PV的接入位置達(dá)到調(diào)壓的目的，當(dāng)發(fā)現(xiàn)電壓達(dá)到特定標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，就不必再變壓器變比調(diào)節(jié)，相反，則需要調(diào)整變壓器分接頭達(dá)到電壓調(diào)節(jié)的目的。當(dāng)使用以上兩種方法依然無(wú)法達(dá)到調(diào)壓目的時(shí)，則應(yīng)嘗試改換有載調(diào)壓變壓器。

2.3 同步并網(wǎng)

當(dāng)分布式電源接入配網(wǎng)系統(tǒng)時(shí)，要確保該電源的相位、頻率同于電網(wǎng)電壓，同時(shí)，系統(tǒng)與電網(wǎng)閉合前也需要對(duì)配網(wǎng)系統(tǒng)的電壓進(jìn)行跟蹤，分布式電源并網(wǎng)之前，要確保相關(guān)的各項(xiàng)參數(shù)，例如電壓、相位以及頻率等達(dá)到特定標(biāo)準(zhǔn)，具體如表1所示：

3 優(yōu)化分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)的設(shè)計(jì)方案

參照光伏發(fā)電的接入電壓高低、接入點(diǎn)位置、運(yùn)營(yíng)模式等來(lái)分析、總結(jié)出一套并網(wǎng)設(shè)計(jì)方案，通常如果是小規(guī)模的光伏電站，要選擇下面的并網(wǎng)方案：

3.1 接入公共電網(wǎng)

此并網(wǎng)方式一般更加適合于統(tǒng)購(gòu)統(tǒng)銷狀態(tài)下的光伏發(fā)電，將配電箱充當(dāng)整個(gè)電力系統(tǒng)的共同鏈接點(diǎn)，讓產(chǎn)權(quán)分界點(diǎn)、并網(wǎng)點(diǎn)在相同的位置，此類并網(wǎng)設(shè)計(jì)，具體的接入類型有單點(diǎn)和多點(diǎn)之分，其優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在方便計(jì)量、調(diào)度，為后期維修與養(yǎng)護(hù)提供便利，具體的接線模式如圖1所示：

3.2 用戶電網(wǎng)的鏈接方案

這一接入方案通常用于自發(fā)自用模式或者合同能源管理模式中，同公共電網(wǎng)鏈接一樣，依然把電網(wǎng)線路、配電箱設(shè)置成接入點(diǎn)，其獨(dú)特之處在于產(chǎn)權(quán)分界點(diǎn)的位置，通常會(huì)和并網(wǎng)點(diǎn)設(shè)計(jì)于不同的電位。而且此電網(wǎng)接入模式一般把各個(gè)建筑頂層的光伏電源當(dāng)作獨(dú)立的單元，在此基礎(chǔ)上鏈接到建筑物中用戶的配電箱內(nèi)部，也就是把各個(gè)建筑內(nèi)部的配電箱低壓端當(dāng)作電網(wǎng)并網(wǎng)點(diǎn)，電力電能憑借低壓線路來(lái)逐漸把電能輸送到四周的電網(wǎng)系統(tǒng)。

4 結(jié)語(yǔ)

分布式光伏電源在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用，會(huì)給配網(wǎng)系統(tǒng)帶來(lái)一系列不良影響，從而影響配網(wǎng)的運(yùn)行質(zhì)量，對(duì)此就要深入分析問(wèn)題產(chǎn)生的原因，并對(duì)應(yīng)采取解決對(duì)策來(lái)解除問(wèn)題，為配網(wǎng)運(yùn)行創(chuàng)造良好條件。

參考文獻(xiàn)

[1] 中國(guó)可再生能源協(xié)會(huì).中國(guó)新能源與可再生能源年鑒 （2010）[M].廣州：中國(guó)科學(xué)院廣州能源研究所， 2010.

[2] 趙爭(zhēng)鳴，劉建政，孫曉英，等.太陽(yáng)能光伏發(fā)電及其 應(yīng)用[M].北京：科學(xué)出版社，2014.

[3] 陳志磊，牛晨暉，李臻，張軍軍.光伏發(fā)電并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn) 發(fā)展[J].電力電子技術(shù)，2013，（3）.

[4] 高正平.分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)對(duì)電網(wǎng)公司運(yùn)營(yíng)影響的 分析[J].電力需求側(cè)管理，2013，（6）.

[5] 趙波，張雪松，洪博文.大量分布式光伏電源接入 智能配電網(wǎng)后的能量滲透率研究[J].電力自動(dòng)化設(shè) 備，2012，32（8）.

（責(zé)任編輯：小 燕）