關(guān)于光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)對(duì)電網(wǎng)的影響分析

郭步陽++秦琛

摘 要：隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，為我國(guó)電力事業(yè)提供了更加廣闊的發(fā)展空間。在此社會(huì)背景下，光伏發(fā)電系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，并在實(shí)踐應(yīng)用、運(yùn)行過程中取得了較為顯著的成效。該系統(tǒng)主要是由控制器、逆變器以及光伏陣列共同構(gòu)成，具有污染小、投資少等優(yōu)勢(shì)，近年來受到了相關(guān)部門的廣泛青睞。文章主要對(duì)光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)對(duì)電網(wǎng)的影響進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：光伏并網(wǎng)；發(fā)電系統(tǒng)；電網(wǎng)；繼電器

前言：目前，我國(guó)的城市化進(jìn)程正在不斷深入，社會(huì)對(duì)于能源的需求量大幅度增加，但近年來，我國(guó)的不可再生性能源卻出現(xiàn)了儲(chǔ)備量不足的問題，加之石化能源在應(yīng)用過程中，會(huì)產(chǎn)生大量的毒害氣體，導(dǎo)致溫室效應(yīng)等問題，在此社會(huì)環(huán)境下，開發(fā)和推廣新能源勢(shì)在必行。

1光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的原理及特點(diǎn)

根據(jù)發(fā)電方式不同，一般可將該系統(tǒng)劃分成兩種類型，即集中式和分布式發(fā)電系統(tǒng)。前者又可稱為“光伏并網(wǎng)電站系統(tǒng)”，其在實(shí)踐應(yīng)用過程中，可將太陽能轉(zhuǎn)化成電能，之后再輸送到電網(wǎng)當(dāng)中，以此實(shí)現(xiàn)電力供給。該方式的優(yōu)勢(shì)在于省略了中間環(huán)節(jié)，故供電效率更高，但需注意的是，其無法充分的發(fā)揮太陽能分布廣泛的特點(diǎn)。后者又可稱為“戶用型光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)”，即將發(fā)電系系統(tǒng)和建筑物進(jìn)行緊密結(jié)合，從而形成一個(gè)穩(wěn)定的發(fā)電體系。

1.1系統(tǒng)原理分析

該系統(tǒng)在發(fā)電的過程簡(jiǎn)單來說就是將太陽能轉(zhuǎn)化成電能的過程，需通過光生伏打效應(yīng)來實(shí)現(xiàn)，該效應(yīng)便是系統(tǒng)應(yīng)用的主要原理。正常情況下，光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中包括超級(jí)電容適配器、光伏電池板、充電器、蓄電池組、主開關(guān)以及逆變器等等多種設(shè)備。其中光伏電池板應(yīng)與充電器進(jìn)行連接，充電器要具備MPPT功能，從而保證蓄電池順利充電。另外，蓄電池組一面應(yīng)與超級(jí)電容適配器相連接，實(shí)現(xiàn)電容的優(yōu)化控制，另一面要與逆變器進(jìn)行連接，以此保證電源可順利的進(jìn)入到電網(wǎng)之中。主開關(guān)具有控制逆變器的作用，并與交流負(fù)載和電網(wǎng)相連接。上述便是光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的工作原理，只有通過上述步驟，才能保證系統(tǒng)各部分功能的正常發(fā)揮[1]。

1.2系統(tǒng)特點(diǎn)分析

1.2.1集中式系統(tǒng)特點(diǎn)

該系統(tǒng)主要以優(yōu)化控制電壓為主要目的，運(yùn)行過程中，一旦發(fā)現(xiàn)電網(wǎng)頻率出現(xiàn)波動(dòng)等方面的問題，便可在第一時(shí)間進(jìn)行調(diào)節(jié)，并保證了有效性和實(shí)時(shí)性。但需注意的是，該類系統(tǒng)較容易受到干擾問題的影響，如傳輸?shù)木嚯x較長(zhǎng)，勢(shì)必會(huì)造成功率損失等問題；系統(tǒng)的接入電壓一般為10KV，屬于高壓類，可接收到更高層次的電壓；為提升系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，需加強(qiáng)是對(duì)系統(tǒng)的保護(hù)，一般可結(jié)合實(shí)際情況采用大量的二次設(shè)備。

1.2.2分布式系統(tǒng)特點(diǎn)

該系統(tǒng)方式下，可省略中間多余的電能傳輸環(huán)節(jié)，發(fā)電完成之后，便可直接分配給相應(yīng)的用戶，若電力能源相對(duì)較多，還可實(shí)現(xiàn)優(yōu)化配置，大幅度提升了能源的應(yīng)用效率，避免了浪費(fèi)問題；該系統(tǒng)的電壓等級(jí)與集中式系統(tǒng)存在較大差別，屬于低壓類，一般為0.4KV；可與其他類型的新能源共同應(yīng)用，增強(qiáng)了電網(wǎng)的規(guī)模強(qiáng)度，并為其提供了更加廣闊的發(fā)展空間，對(duì)于我國(guó)電網(wǎng)的可持續(xù)發(fā)展起到了良好的促進(jìn)作用。

2光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)對(duì)于電網(wǎng)的影響

2.1影響繼電保護(hù)

光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)在正常運(yùn)行的過程中，由于其一般是處在電能傳輸?shù)牡淖钅┒耍氏鄳?yīng)的電壓等級(jí)也會(huì)比較低，加之目前大多數(shù)都是放射型的配電網(wǎng)絡(luò)，因此在實(shí)際應(yīng)用過程中，很少會(huì)產(chǎn)生轉(zhuǎn)移電流，而這一點(diǎn)也恰恰導(dǎo)致電網(wǎng)中的繼電器失去了方向敏感性。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，很多分布式的發(fā)電系統(tǒng)得到了較為廣泛的應(yīng)用，使的配電線路具有了雙向流動(dòng)的特征，也為后期操作提供了便利。從電力系統(tǒng)當(dāng)前的發(fā)展現(xiàn)狀來看，并不會(huì)因?yàn)樵黾恿朔植际桨l(fā)電系統(tǒng)而對(duì)繼電保護(hù)體系進(jìn)行大幅度改動(dòng)，若無法與原有的繼電保護(hù)相適應(yīng)或協(xié)調(diào)配合，一旦其他的并聯(lián)分支出現(xiàn)故障問題時(shí)，光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)分支上的繼電器就會(huì)出現(xiàn)誤動(dòng)情況，而該問題的出現(xiàn)也將會(huì)導(dǎo)致故障分支失去主電源。除了上述提到的不良影響外，光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)功率輸入電網(wǎng)時(shí)，通常還會(huì)導(dǎo)致原有繼電保護(hù)區(qū)域縮小，從而對(duì)裝置的正常穩(wěn)定運(yùn)行產(chǎn)生不利影響[2]。

2.2影響供電可靠性

光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行過程中，會(huì)對(duì)網(wǎng)絡(luò)最末端的配電系統(tǒng)造成嚴(yán)重影響，并阻礙其運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性。例如，若系統(tǒng)所處的交流電出現(xiàn)停電問題，且同時(shí)遇到光照強(qiáng)度較低的情況，便會(huì)導(dǎo)致電能輸送不及時(shí)、不達(dá)標(biāo)等問題，無法滿足實(shí)際的電能需求。除上述影響外，安裝位置、配置容量以及電網(wǎng)的連接方式等均會(huì)對(duì)光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的安全、可靠運(yùn)行產(chǎn)生較為直接的影響。

2.3對(duì)配電系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控、調(diào)節(jié)的影響

相對(duì)于主網(wǎng)絡(luò)，配電網(wǎng)的信息采集、能源調(diào)度已及開關(guān)操作等均比較簡(jiǎn)單，可由相關(guān)的供電部門進(jìn)行統(tǒng)一管理和執(zhí)行。光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)接入后，卻大幅度增加了這一流程的復(fù)雜程度。為實(shí)現(xiàn)高效的調(diào)度、控制和監(jiān)視，就要增加調(diào)度和監(jiān)控所需的信息量，同時(shí)還應(yīng)以光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的規(guī)程為基礎(chǔ)，重新對(duì)調(diào)度和監(jiān)控的責(zé)任部門和管理職責(zé)進(jìn)行劃分，并保證其合理性和科學(xué)性。

2.4影響電能計(jì)量

光伏發(fā)電在正式并網(wǎng)之前，電網(wǎng)中電能的流向一般以單一方向?yàn)橹?。在并網(wǎng)之后，個(gè)別配電區(qū)域內(nèi)的電能開始出現(xiàn)雙向情況，進(jìn)而所導(dǎo)致原有的電能計(jì)量模式無法滿足現(xiàn)階段實(shí)際的發(fā)展需求，為此，需結(jié)合實(shí)際情況和運(yùn)行方式，將單項(xiàng)計(jì)量模式轉(zhuǎn)變成雙向計(jì)量，以此適應(yīng)電能發(fā)展的實(shí)際需求。

另外，由于光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電成本較高，故在實(shí)際應(yīng)用過程中，要求電能計(jì)量可完整的反映出電價(jià)差別，這一點(diǎn)對(duì)于電網(wǎng)的可持續(xù)發(fā)展至關(guān)重要，故應(yīng)提升重視程度[3]。

2.5影響電網(wǎng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性

作為常規(guī)性的能源補(bǔ)充，光伏發(fā)電充分運(yùn)用了太陽能這種取之不盡、用之不竭的清潔能源，不管是從近期看還是從長(zhǎng)遠(yuǎn)角度考慮，其對(duì)于能源策略的實(shí)施和環(huán)境的保護(hù)均具有著重大的現(xiàn)實(shí)意義。

從環(huán)境保護(hù)角度看，光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)主要是運(yùn)用了太陽能，具有顯著的季節(jié)性特征，不會(huì)對(duì)人類生存和發(fā)展的環(huán)境造成影響和威脅，且可節(jié)約大量的環(huán)保開銷。

從太陽能使用的方便性和廣泛性考慮，該能源無處不在，方便運(yùn)用，并可充分滿足信號(hào)電源、通信等諸多特殊需求，應(yīng)用領(lǐng)域較為廣泛，且會(huì)產(chǎn)生十分可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

總結(jié)：

綜上所述，光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)具有著傳統(tǒng)系統(tǒng)并不具備的優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)，其主要是運(yùn)用太陽能這種可在性能源實(shí)現(xiàn)發(fā)電。該系統(tǒng)在實(shí)踐應(yīng)用過程中難免會(huì)產(chǎn)生一些問題，通常體現(xiàn)為對(duì)電網(wǎng)各方面的消極影響，但其對(duì)于電網(wǎng)的積極影響同樣不可忽視，應(yīng)在今后應(yīng)用中改善其不利影響，并充分發(fā)揮積極作用，為電力事業(yè)的長(zhǎng)期穩(wěn)定發(fā)展提供保障。

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