分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)對(duì)配電網(wǎng)安全的影響

路林娟 劉星

摘要 在經(jīng)濟(jì)全球化的大背景下，可持續(xù)發(fā)展對(duì)于經(jīng)濟(jì)和未來社會(huì)的發(fā)展具有重要意義，分布式光伏發(fā)電迎合了可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略要求，滿足當(dāng)下我國可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略需求。本文以光伏發(fā)電為主體，探索其發(fā)展現(xiàn)狀及其對(duì)配電網(wǎng)絡(luò)安全的影響等相關(guān)問題提出改善措施。加強(qiáng)分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)的加強(qiáng)管理，實(shí)現(xiàn)我國配電網(wǎng)絡(luò)的快速發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】光伏發(fā)電并網(wǎng) 改善措施 可持續(xù)發(fā)展

近年來，我國已經(jīng)相繼出臺(tái)了多項(xiàng)關(guān)于促進(jìn)光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要舉措，為國內(nèi)該產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展和光能有效應(yīng)用與完善，起到重要的推動(dòng)作用。光伏發(fā)電對(duì)實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)飛速發(fā)展具有重要意義。光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展?jié)摿薮?，近年來，在各地政府支持下得到了迅猛發(fā)展。近年來，隨著科技的發(fā)展，并網(wǎng)運(yùn)行正文光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要研究對(duì)象。但目前的光伏電站的建設(shè)規(guī)劃中并未考慮電網(wǎng)交互帶來的影響，對(duì)于大規(guī)模分布式光伏并網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)帶來極大困擾，同時(shí)大規(guī)模的光伏并網(wǎng)對(duì)于電力系統(tǒng)安全及運(yùn)行造成其他影響。本文將針對(duì)分布式光伏電網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀及其對(duì)配電網(wǎng)絡(luò)安全的影響進(jìn)行探索分析，探索解決分布式光伏點(diǎn)評(píng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)別配電網(wǎng)絡(luò)安全帶來的影響，提出合理化的解決方案。以期對(duì)我國配電網(wǎng)絡(luò)可持續(xù)發(fā)展提供借鑒。

1 分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)的現(xiàn)狀

1.1 國外進(jìn)展

光伏效應(yīng)是由法國物理學(xué)家在1839年發(fā)現(xiàn)的，1883年第一個(gè)太陽能電池誕生，20世紀(jì)50年代，能將光能轉(zhuǎn)化為電能的單晶硅太陽能電池研制成功，開創(chuàng)了光伏發(fā)電的新局面。隨著科技的不斷發(fā)展，光伏發(fā)電逐漸成為世界各地爭(zhēng)先開發(fā)的高新科技產(chǎn)業(yè)，大大促進(jìn)了光伏發(fā)電的有序發(fā)展，世界各地紛紛致電專門相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及法律規(guī)定，光伏發(fā)電技術(shù)的研究奠定基礎(chǔ)。光伏發(fā)電也在不斷的迅猛發(fā)展，是全球增長(zhǎng)最快的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)之一。

上個(gè)世紀(jì)70年代，日本就開始了民用太陽能發(fā)電，最初，日本的科學(xué)家將研究的重點(diǎn)放在了太陽能與熱能轉(zhuǎn)化上，而對(duì)于太陽能轉(zhuǎn)化為電能的研究還僅限于降低光伏電池組件成本。近年來，隨著科技的發(fā)展，日本利用太陽能發(fā)電系統(tǒng)傳遞能源，降低溫室氣體排放，日本光伏發(fā)電技術(shù)的發(fā)展獲得了極大的促進(jìn)與發(fā)展。隨著日本福島核泄漏的發(fā)生，日本政府開始有目的的陸續(xù)關(guān)閉核電站，加大對(duì)光伏發(fā)電系統(tǒng)的研究，開發(fā)與利用，在2013年創(chuàng)歷史新高。日美國語音教教青年發(fā)布太陽能百萬屋頂計(jì)劃，截止到2010年底在100萬座建筑物上安裝光伏發(fā)電系統(tǒng)，重生二氧化炭氣體每年減少300萬噸.在節(jié)約能源的同時(shí)，減少溫室效應(yīng)帶來的影響。2016年，光伏電價(jià)低于傳統(tǒng)能源電價(jià)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)不僅僅給美國帶來巨大經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)創(chuàng)造了巨大的社會(huì)效益。

1.2 國內(nèi)研究進(jìn)展

我國光伏發(fā)電的相關(guān)研究起始于20世紀(jì)50年代，東方紅二號(hào)衛(wèi)星的成功使用，是我國陸地上開始使用光伏電池。我國的光伏發(fā)電的研究最初說他產(chǎn)量，價(jià)格和市場(chǎng)條件等因素的影響，相應(yīng)的光伏電池，智能，應(yīng)用于衛(wèi)星上和小功率電源系統(tǒng)。你讓改革開放的發(fā)展和我國政府的大力支持，先進(jìn)的技術(shù)設(shè)備的引進(jìn)從事光伏發(fā)電成本降低，主播要用于交通，通信等領(lǐng)域。2009年偷見了光伏一體化與金太陽項(xiàng)目工程。有研究表明，21世紀(jì)30年代我國再生能源利用率可達(dá)到26%，其中以光能和風(fēng)能為主。隨著高新技術(shù)的發(fā)展和光電發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用，分布式光伏發(fā)電在不配天網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的地位越來越為重要。

2 分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)的影響

2.1 對(duì)配電運(yùn)行的影響

中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)經(jīng)常出現(xiàn)在我國的中低壓配電網(wǎng)絡(luò)中，光伏發(fā)電不僅可以將交配電網(wǎng)從輻射型轉(zhuǎn)辦變多電源結(jié)構(gòu)，還能夠改變潮流和短路電流大小，流向及分布。斷電情況下分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)對(duì)配電網(wǎng)絡(luò)的影響如圖1所示。

2.2 對(duì)檢修安全的影響

在逆變器并網(wǎng)工作時(shí)，由于某段線路故障，出現(xiàn)的光伏電網(wǎng)與輸配電網(wǎng)失去聯(lián)系，就會(huì)產(chǎn)生孤島效應(yīng)，主要發(fā)生在主電網(wǎng)與分布式電源并網(wǎng)不接通時(shí)，拓?fù)鋱D如圖2所示。對(duì)于分布式光伏發(fā)電而言，某個(gè)區(qū)域發(fā)生故障時(shí)，該區(qū)域分布光伏電源連接的斷點(diǎn)也會(huì)有相應(yīng)。到供電段路，傳統(tǒng)故障定位原理很難應(yīng)用在分布式光伏電并網(wǎng)。分布式光伏發(fā)電屬于用戶側(cè)并網(wǎng)，容易出現(xiàn)孤島效應(yīng)，對(duì)檢修安全帶來影響，給電力檢修人員現(xiàn)場(chǎng)安全作業(yè)帶來極大隱患。

當(dāng)輸電網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障而出現(xiàn)停止運(yùn)行時(shí)，開關(guān)1發(fā)生斷開但開關(guān)2并不斷開時(shí)，發(fā)電系統(tǒng)可以通過開關(guān)2繼續(xù)與配電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的連接，此時(shí)仍然可以實(shí)現(xiàn)對(duì)相應(yīng)的負(fù)載供電，此時(shí)的配電網(wǎng)和光伏并網(wǎng)所處的狀態(tài)就像孤島一樣，被稱之為孤島狀態(tài)。當(dāng)發(fā)電系統(tǒng)的電量輸出達(dá)不到輸電網(wǎng)絡(luò)的要求，所有負(fù)載需要的電量可能直接超過了發(fā)電系統(tǒng)的承受力，因此，處于孤島狀態(tài)的配電網(wǎng)和發(fā)電系統(tǒng)極其不穩(wěn)定，或造成配電網(wǎng)和光伏并網(wǎng)癱瘓。

當(dāng)由于意外事故的發(fā)生導(dǎo)致開關(guān)1發(fā)生閉合而開關(guān)2依然處于斷開狀態(tài)時(shí)，此時(shí)此刻的發(fā)電系統(tǒng)仍然可以正常運(yùn)行，但是不能對(duì)配電負(fù)載供電，但對(duì)本地負(fù)載無影響，這種情況下的發(fā)電系統(tǒng)恍如孤島，但此時(shí)的孤島狀態(tài)相對(duì)穩(wěn)定，原因在于發(fā)電系統(tǒng)可以滿足本地負(fù)載消耗的電量。

逆變器自帶防孤島保護(hù)器，可以在很大程度上避免其產(chǎn)生孤島狀態(tài)，但由于光伏發(fā)電的電路極其復(fù)雜，容易受到較多因素的強(qiáng)烈干擾，因此，在目前及今后的研究中，如何有效避免孤島效應(yīng)的產(chǎn)生依然是重要的研究方向。

2.3 對(duì)計(jì)量安全的影響

分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)接入配電網(wǎng)后會(huì)對(duì)盡量安全產(chǎn)生一定影響。該系統(tǒng)接入配電網(wǎng)訊在用戶方安裝獨(dú)立的計(jì)量表，容易出現(xiàn)用戶竊電的可能性，直接影響準(zhǔn)確性和安全性，具有一定的弊端，不法分子會(huì)前來竊電，電能表就不能發(fā)揮其實(shí)際的作用，由于電能表失靈，影響到電量的統(tǒng)計(jì)，由此給國家電網(wǎng)的安全造成極大的潛在威脅?？偟膩碚f，不法分子可以升壓;并接電流和改接的方式竊電。改接線路具體來說就是改變配電接線使計(jì)量器失靈并由此來控制計(jì)量器。如果負(fù)載功率高于供電系統(tǒng)，交流電傳遞電能的過程中，就會(huì)混淆光伏電源和市發(fā)電，再通過線路改接提高計(jì)量器電流。線路改接竊電過程主要是通過制造假象來獲得政府高額電力補(bǔ)貼。常見的升壓竊電是通過在線路中引入升壓裝置，產(chǎn)生虛擬電壓，最終通過提升計(jì)量器電能來獲得政府補(bǔ)償金的違法過程。

2.4 對(duì)網(wǎng)損的影響

網(wǎng)損的增加和減少很大一部分原因取決于發(fā)電系統(tǒng)DG位置，此外，發(fā)電系統(tǒng)DG的容量、負(fù)荷量及網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。DG接入到負(fù)載附近時(shí)將使配電網(wǎng)的負(fù)荷分布變化較大。在配電網(wǎng)絡(luò)中，只有當(dāng)所有負(fù)荷節(jié)點(diǎn)處的負(fù)荷量均大于其發(fā)電量時(shí)網(wǎng)損減小;但如果其中至少一個(gè)負(fù)荷節(jié)點(diǎn)低與其發(fā)電量，但整體大于發(fā)電總量時(shí)，某線路的網(wǎng)損增加，但總體網(wǎng)損就會(huì)相對(duì)減小。

3 分布式光伏電問題對(duì)策措施

3.1 確保配電網(wǎng)運(yùn)行安全

當(dāng)分布式的電源接入線路后，發(fā)電系統(tǒng)的電流不論是在大小還是流向上都會(huì)發(fā)生變化，當(dāng)出現(xiàn)供電故障時(shí)，由于原本的電流可能會(huì)與故障電流疊加而減小，導(dǎo)致配電保護(hù)識(shí)別作用失效或無法識(shí)別故障，但是，這種現(xiàn)象不會(huì)發(fā)生在未接入分布式電源時(shí)，此時(shí)的線路故障基本可以通過繼電器及時(shí)檢測(cè)到故障從而保護(hù)配電網(wǎng)安全，而不會(huì)出現(xiàn)以上狀況的保護(hù)死角。

3.2 確保檢修安全

在我國的配電管理過程中往往出現(xiàn)這樣那樣的問題，在配電檢修方面，相關(guān)部門應(yīng)該及時(shí)的制定先關(guān)的法律法規(guī)或相關(guān)的管理規(guī)程，加強(qiáng)對(duì)我國光伏產(chǎn)業(yè)監(jiān)管及國家電網(wǎng)安全運(yùn)行。大量的科學(xué)研究及實(shí)驗(yàn)論證表明，光伏電中的孤島效應(yīng)無法避免，但適時(shí)的采取必要檢修管理措施，確保檢修線路的安全十分有必要。

目前，大量的科學(xué)研究表明，在解決繼電保護(hù)問題時(shí)，額外添加保護(hù)設(shè)備和調(diào)整保護(hù)邏輯是沒有太大意義的，我們應(yīng)該對(duì)已有的配電保護(hù)設(shè)施進(jìn)行定期，認(rèn)真的維護(hù)與審核，按照國家相關(guān)的法律法規(guī)嚴(yán)格履行檢修任務(wù)。而國家和政府機(jī)構(gòu)應(yīng)該大力加強(qiáng)相關(guān)法律法規(guī)的修訂與完善，制定齊備的光伏并網(wǎng)配電檢修管理體系。確保線路檢修安全。

3.3 確保計(jì)量安全

在計(jì)量過程中，按照國家現(xiàn)有的方針政策及法律法規(guī)等落實(shí)計(jì)量安全是實(shí)施過程中亟待解決的問題，國家應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)竊電行為的打擊力度，保護(hù)居民合法用電的權(quán)益。在落實(shí)分布式光伏發(fā)電的具體過程中，亟待解決的問題依然較多，但相比于傳統(tǒng)的方式，分布式光伏發(fā)電具有許多無法替代的優(yōu)點(diǎn)，在分布式光伏發(fā)電的發(fā)展過程中，政府，國家應(yīng)該加強(qiáng)相關(guān)的研究，采用各種措施實(shí)現(xiàn)分布式光伏發(fā)電的順利開展，提高其大規(guī)模應(yīng)用的可行性。

4 結(jié)束語

隨著我國對(duì)可再生能源代替?zhèn)鹘y(tǒng)能源的大力倡導(dǎo)，越來越多的配電網(wǎng)中間入光伏發(fā)電體系，對(duì)于緩解我國電能緊張問題具有重要意義。我們應(yīng)該在具體的實(shí)踐過程中積累經(jīng)驗(yàn)，加強(qiáng)相關(guān)課題的研究和軟件的開發(fā)，促進(jìn)我國光電產(chǎn)業(yè)發(fā)展。本文通過對(duì)光伏并網(wǎng)的發(fā)展現(xiàn)狀及其對(duì)電路網(wǎng)絡(luò)安全的影響。探索分布式光伏并網(wǎng)發(fā)展舉措，為促進(jìn)我國電路網(wǎng)絡(luò)安全及光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有重要借鑒意義。