光伏并網(wǎng)對地區(qū)電網(wǎng)線損的影響

文/吳正強 奚學(xué)濤 王博 張亞明 祁建勛 鄭明果

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

1 光伏并網(wǎng)對地區(qū)電網(wǎng)線損的影響

在應(yīng)用太陽能光伏發(fā)電技術(shù)的過程中，必須要將光伏電源，與某地區(qū)的電網(wǎng)系統(tǒng)進行連接，這一操作會在一定程度上改變電網(wǎng)系統(tǒng)中電流的分布形式。在原來的電網(wǎng)中，功率的流向是單一的，由正荷向負荷流動，而連接光伏電源后，其功率流向也會發(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，以實驗作為前提，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)系進行計算。通過多次實驗得到的結(jié)果和相關(guān)數(shù)據(jù)，以此為根據(jù)制定相關(guān)的模型，能夠進一步分析對線損模型的實際情況，從而深入了解光伏并網(wǎng)對地區(qū)電網(wǎng)線損的實際影響情況，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)的實例說明

本文以某地區(qū)對光伏并網(wǎng)技術(shù)的實際應(yīng)用情況作為實例，通過系統(tǒng)的分析，詳細闡述光伏并網(wǎng)對地方電網(wǎng)的線損影響。

實例地區(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)點和電源輸出點數(shù)量分別為24和2。兩個電源輸出點一個用于連接主網(wǎng)，另一個用于風電場內(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)負荷以及光伏電源會對地方電網(wǎng)產(chǎn)生線損影響。

在實際地區(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)不會變化作為前提，當光伏發(fā)電的電源電量處于充滿狀態(tài)時，將其接入地方電網(wǎng)中，就能夠得到相應(yīng)的實驗數(shù)據(jù)。在對這些實驗數(shù)據(jù)進行分析后，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，但超過這個范圍后，地方電網(wǎng)線損率就會提高。在對實驗結(jié)果進行仿真分析后得出最終結(jié)論，當光伏發(fā)電電源容量小于地方電網(wǎng)的承載負荷時，線損率就會降低；反之，線損率則會大幅度提高。

（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。外界因素會對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，最佳容量值還會受到主電網(wǎng)變壓器和光伏電源注入節(jié)點之間的電氣距離的影響，距離越近容量越大。一般來說，光伏并網(wǎng)的最佳容量值低于地方電網(wǎng)負荷值，通過試驗證明，光伏并網(wǎng)最佳容量值應(yīng)當為地方電網(wǎng)負荷值的30%，此時能夠更好的發(fā)揮出光伏并網(wǎng)的優(yōu)勢，同時這也是檢驗光伏電網(wǎng)對地方電網(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)中各個節(jié)、電站的間距相等，同時忽略電站聯(lián)絡(luò)線的影響，從而減少計算量。在這一前提下，通過實驗證明，當變更光伏電源接入位置時，線損率也會隨之發(fā)生變化。具體變化情況如表1。

20號和11號節(jié)點分別是地區(qū)電網(wǎng)線損率的最高點和最低點，深入分析發(fā)現(xiàn)11號節(jié)點的總負荷量為10.2MW，占地方電網(wǎng)的負荷率的16.9%，此時光伏電源平均出力率為7.9MW。也就是說此時可以完全消耗光伏電源的出力量。而當光伏電源接入到10 號或9號節(jié)點時，雖然因為離最佳節(jié)點近，總負荷量依然較小，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)負荷分布、地方電網(wǎng)負荷率都會對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的分析

表1

電壓等級也是影響光伏電源對地區(qū)電網(wǎng)線損率的重要因素之一，可以通過實驗進行證明。在進行這一實驗時，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)點選擇實例地區(qū)電網(wǎng)24節(jié)點中的第18個節(jié)點。

（3）為了減少計算結(jié)果的隨機性，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)不變作為實驗前提。

（4）在實驗過程中，光伏并網(wǎng)最低負荷的比例取值為地方電網(wǎng)的15%。

在上述實驗條件下，通過進行多次實驗得出數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進行分析，可得出結(jié)論：在參數(shù)不變的情況下，電壓等級越高，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)實例的總結(jié)

通過實例分析，不難發(fā)現(xiàn)光伏電源容量、光伏電源接入電壓等級、光伏電源位置等因素對地方電網(wǎng)線損都具有一定的影響。因此，在進行光伏電源安裝的過程中，技術(shù)人員必須要對這些影響因素進行綜合分析，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)的安全可靠運行，為用戶提供優(yōu)質(zhì)的電力服務(wù)。

4 結(jié)束語

隨著我國社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，對太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電技術(shù)將會進一步應(yīng)用。因此，必須要高度重視光伏并網(wǎng)對地區(qū)電網(wǎng)線損的影響，從而有效提高我國的電力服務(wù)質(zhì)量，推動我國社會經(jīng)濟水平的提高。