光伏發(fā)電并網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)及對(duì)策探究

吳凱健

摘 要：為積極響應(yīng)和堅(jiān)守《巴黎協(xié)定》中承諾，降低碳排放，引領(lǐng)低碳發(fā)展潮流。近些年來，我國(guó)加大了對(duì)光伏發(fā)電的投入，大力扶持我國(guó)的光伏發(fā)電企業(yè)，加快對(duì)光伏技術(shù)的科研投資，一系列的政策出臺(tái)幫助光伏發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)取得了很好的發(fā)展勢(shì)頭。為了促進(jìn)光伏發(fā)電技術(shù)的精進(jìn)，要不斷優(yōu)化創(chuàng)新光伏發(fā)電技術(shù)，促進(jìn)我國(guó)光伏發(fā)電技術(shù)的不斷進(jìn)步。

關(guān)鍵詞：光伏發(fā)電；并網(wǎng)；對(duì)策探究

前言：

光伏發(fā)電作為新能源的一種形式，具有良好的發(fā)展前景。但是，在實(shí)際運(yùn)行發(fā)電過程中卻存在一些的缺陷與不足，主要對(duì)電網(wǎng)電壓、頻率、電能質(zhì)量造成一定程度的影響，嚴(yán)重影響著電網(wǎng)運(yùn)行的安全性與穩(wěn)定性。因此，電力企業(yè)要積極采取有效措施對(duì)其加以應(yīng)對(duì)，確保電網(wǎng)運(yùn)行得到安全可靠保障。

1太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用

1.1大型并網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)

并網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)通過升壓站直接以電網(wǎng)相連，通常由光伏電池陣列、并網(wǎng)逆變器、升壓變壓器等組成。其運(yùn)行的原理是首先由光伏電池方陣將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為一定電壓的直流電，直流電通過逆變器轉(zhuǎn)換成交流，再通過升壓變壓器升壓，最后進(jìn)入變電站通過輸電線路注入公共電網(wǎng)，其簡(jiǎn)潔的過程在一定程度上避免了電能的損耗。

在光伏發(fā)電并網(wǎng)過程中，逆變器是關(guān)鍵部件。它可以轉(zhuǎn)換光伏發(fā)電系統(tǒng)產(chǎn)生的直流電，形成與電網(wǎng)一致的正弦交流電；在電網(wǎng)發(fā)生緊急情況時(shí)，逆變器可自動(dòng)切斷電源，脫離電網(wǎng)，有效防止電網(wǎng)故障串入光伏陣列中；

1.2光伏建筑一體化應(yīng)用

太陽(yáng)能光伏建筑一體化應(yīng)用是新技術(shù)，也是一個(gè)在光伏發(fā)電中比較熱門的技術(shù)。這個(gè)應(yīng)用主要包括兩個(gè)方面的內(nèi)容：第一：在建筑物屋頂布置光伏陣列或者利用光伏瓦代替?zhèn)鹘y(tǒng)的琉璃瓦；第二：將建筑物一部分玻璃幕墻替換成光伏薄膜組件，減少室內(nèi)熱量，轉(zhuǎn)換成清潔電能供整棟樓使用。這樣就可以提高太陽(yáng)能的有效利用，而且還實(shí)現(xiàn)建筑材料和光伏發(fā)電材料同時(shí)使用在建筑物中，能夠有效地控制好光伏發(fā)電的建造成本，實(shí)現(xiàn)低碳、節(jié)能。

2光伏發(fā)電并網(wǎng)對(duì)電力系統(tǒng)的影響

2.1對(duì)電網(wǎng)電壓及其穩(wěn)定性的影響

隨著國(guó)家政策大力支持新能源發(fā)展，光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的裝機(jī)容量在電網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)逐步提高，在一定程度上影響著電網(wǎng)內(nèi)的電壓控制，并且對(duì)電網(wǎng)電壓的穩(wěn)定性造成影響。根據(jù)電壓與電流成反比關(guān)系，當(dāng)光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中電流出現(xiàn)變化時(shí)，電壓勢(shì)必會(huì)隨之發(fā)生一定變化，而光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電功率與光照狀況存在緊密關(guān)聯(lián)，中午時(shí)日照條件好，電流偏高，而早上和下午日照條件差，電流偏低，進(jìn)而會(huì)導(dǎo)致電壓產(chǎn)生較大的波動(dòng)，可能會(huì)引起電網(wǎng)中相關(guān)無功調(diào)節(jié)裝置出現(xiàn)頻繁動(dòng)作，影響相關(guān)調(diào)節(jié)裝置使用壽命，影響電網(wǎng)運(yùn)行安全。當(dāng)某一地區(qū)在一定時(shí)間內(nèi)連續(xù)出現(xiàn)陰雨天氣，將會(huì)導(dǎo)致該區(qū)域太陽(yáng)功率大幅度降低，有可能會(huì)造成該地區(qū)功率出現(xiàn)的現(xiàn)象。缺額會(huì)對(duì)嚴(yán)重影響著該地區(qū)的電壓質(zhì)量，甚至?xí)档驮摰貐^(qū)電壓的穩(wěn)定性。

2.2對(duì)電網(wǎng)頻率的影響

由于光伏發(fā)電具備一定的隨機(jī)性，電壓因光照條件產(chǎn)生波動(dòng)，在一定程度上會(huì)促使電網(wǎng)內(nèi)的頻率發(fā)生波動(dòng)。如若光伏發(fā)電系統(tǒng)內(nèi)的一次調(diào)頻機(jī)組大多采用火電機(jī)組，將會(huì)嚴(yán)重降低汽輪機(jī)葉片的使用周期。此外，電力企業(yè)為了實(shí)現(xiàn)對(duì)大容量光伏發(fā)電系統(tǒng)發(fā)出的電能接納，針對(duì)光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)的時(shí)變性，則需要電力企業(yè)必須在電網(wǎng)內(nèi)部設(shè)置足夠的調(diào)峰電源。同時(shí)，電力企業(yè)要重新審視傳統(tǒng)的電網(wǎng)調(diào)峰容量配置，確保電網(wǎng)調(diào)峰容量配置的科學(xué)性與合理性。

2.3對(duì)電能質(zhì)量的影響

光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)所產(chǎn)生的電能質(zhì)量問題主要包括諧波、電壓波動(dòng)、閃變等，影響有功及無功潮流、頻率控制等特性。隨著光伏發(fā)電系統(tǒng)的并入電網(wǎng)，其所接入的發(fā)電機(jī)組和原來的機(jī)組有很大區(qū)別，光伏發(fā)電功率隨日照強(qiáng)度變化對(duì)電網(wǎng)負(fù)荷特性產(chǎn)生影響，它的接入改變了電網(wǎng)潮流方向，使電網(wǎng)的潮流分布更難控制。而且光伏發(fā)電單位不具有調(diào)度自動(dòng)化功能，加大了電網(wǎng)控制與調(diào)度運(yùn)行的難度。同時(shí)，由于大規(guī)模光伏系統(tǒng)的介入，其中存有的大量的電力電子的作用，改變了既有電力系統(tǒng)原有的運(yùn)行模式，不利于電能的質(zhì)量的提高，逆變器開關(guān)的反應(yīng)過慢，輸出失真，進(jìn)而產(chǎn)生諧波，簡(jiǎn)諧波的波動(dòng)范圍會(huì)隨某一區(qū)域的光照變化的加快而增大，甚至出現(xiàn)波動(dòng)疊加現(xiàn)象。

3光伏發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用對(duì)策

3.1電網(wǎng)結(jié)構(gòu)上的技術(shù)增強(qiáng)和優(yōu)化

光伏發(fā)電的優(yōu)勢(shì)在于其作為清潔能源的獨(dú)特性，而缺點(diǎn)則是受環(huán)境、天氣等因素影響而帶來的巨大的不穩(wěn)定性。電網(wǎng)結(jié)構(gòu)是否符合當(dāng)前能源發(fā)展的需要決定了光伏能源與電網(wǎng)之間的兼容狀況，因?yàn)樵谀茉醇夹g(shù)中，電網(wǎng)是其介入的基礎(chǔ)，電網(wǎng)的堅(jiān)強(qiáng)程度會(huì)和能源技術(shù)的介入狀況產(chǎn)生最直接的關(guān)聯(lián)。所以加強(qiáng)電力調(diào)控很重要的一個(gè)因素便是本地光伏發(fā)電的規(guī)模與分布情況的掌握，如果調(diào)控部門能夠合理的調(diào)整電網(wǎng)運(yùn)行方式，讓繼電保護(hù)可以展開合適的配合，那么對(duì)于電網(wǎng)運(yùn)行就能起到一定程度的改進(jìn)作用，從而在運(yùn)行上讓光伏發(fā)電系統(tǒng)產(chǎn)生更好的供電能力，讓電力企業(yè)做好更好的供電服務(wù)。

相關(guān)行業(yè)還應(yīng)積極對(duì)直流輸電和柔性交流輸電技術(shù)進(jìn)行研究，提升相應(yīng)的供電效率，加強(qiáng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的短路功率與動(dòng)態(tài)穩(wěn)定，針對(duì)這些方面不斷優(yōu)化能源存儲(chǔ)技術(shù)，在光伏發(fā)電的發(fā)展之路更加健康安全的同時(shí)，也讓電網(wǎng)本身的運(yùn)行能夠趨于平穩(wěn)。

3.2強(qiáng)化調(diào)控制度

由于受天氣、環(huán)境溫度、光伏板安裝位置等因素影響，光伏電站的輸出功率會(huì)有所變化，最大變化率甚至超過額定量的10%，因此產(chǎn)生了發(fā)電量的不穩(wěn)定問題，導(dǎo)致光伏發(fā)電系統(tǒng)并入電網(wǎng)中存在很大的不可控性，在調(diào)控難度上要比普通的火電或水電高許多，因此在具體供電工作中，加強(qiáng)調(diào)控規(guī)劃和人員安排，增強(qiáng)調(diào)控制度，可以增強(qiáng)光伏發(fā)電的管理力度。增加對(duì)電能質(zhì)量全部參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，對(duì)發(fā)生電能質(zhì)量事件進(jìn)行實(shí)時(shí)告警，并對(duì)電能質(zhì)量問題數(shù)據(jù)分析。同時(shí)制定和光伏發(fā)電系統(tǒng)的工作原理相關(guān)的維修、維護(hù)措施，也能讓檢修人員有效應(yīng)對(duì)諸如孤島效應(yīng)等在光伏發(fā)電中較為常見的問題，保障供電的穩(wěn)定。

3.3增強(qiáng)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)分布和調(diào)研

科學(xué)規(guī)劃應(yīng)是在光伏發(fā)電被大力推行和發(fā)展的同時(shí)并行做好的工作之一，光伏發(fā)電系統(tǒng)因?yàn)樽陨碓蛟陔娔苜|(zhì)量方面有很大的負(fù)面影響。如果能就電網(wǎng)負(fù)荷、容量及結(jié)構(gòu)部分做好充分調(diào)研，就能在有效提升電能質(zhì)量等方面的可承受范圍，在一定程度上緩解因?yàn)椤跋到y(tǒng)容量過大”等問題帶來的影響。供電公司如能確定科學(xué)化的光伏發(fā)電裝機(jī)容量，做到統(tǒng)一調(diào)度、分級(jí)管理，相關(guān)人員嚴(yán)格按照電網(wǎng)調(diào)控原則進(jìn)行系統(tǒng)操作，加強(qiáng)人為可控因素，落實(shí)各級(jí)調(diào)度關(guān)系，降低非故障情況下發(fā)生非計(jì)劃性并、解列的行為，那么在很大程度上能夠降低諧波問題，會(huì)對(duì)光伏變電站的電力調(diào)控產(chǎn)生維穩(wěn)的效用。

3.4汲取國(guó)外先進(jìn)的經(jīng)驗(yàn)

在新能源發(fā)展的過程當(dāng)中，電力企業(yè)需要積極汲取國(guó)外豐富的經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合光伏發(fā)電系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)營(yíng)情況，制定科學(xué)合理的入網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，提升國(guó)內(nèi)太陽(yáng)能產(chǎn)品的檢測(cè)能力，同時(shí)及時(shí)消除可能會(huì)為電網(wǎng)運(yùn)行的隱患。制定規(guī)范的光伏并網(wǎng)電站技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，提升光伏發(fā)電的質(zhì)量與水平，使電網(wǎng)運(yùn)行得到安全保障。

結(jié)語：綜上所述，在能源形勢(shì)嚴(yán)峻的背景下，光伏發(fā)電作為新能源發(fā)電形式，能夠合理地優(yōu)化可再生資源，擁有著良好的發(fā)展前景。在并網(wǎng)過程中，為了促進(jìn)光伏發(fā)電技術(shù)優(yōu)勢(shì)的發(fā)揮，應(yīng)當(dāng)從增強(qiáng)和優(yōu)化電網(wǎng)結(jié)構(gòu)技術(shù)、強(qiáng)化調(diào)控制度、增強(qiáng)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)分布和調(diào)研等方面對(duì)技術(shù)應(yīng)用進(jìn)行強(qiáng)化，與此同時(shí)汲取國(guó)外先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，促進(jìn)新能源技術(shù)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]張鵬，王溢澤，王麗琴，郭云飛.光伏發(fā)電系統(tǒng)對(duì)電力調(diào)控的影響[J].電力設(shè)備管理，2019（02）：84-87.

[2]李少華.新能源發(fā)展對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行的影響及應(yīng)對(duì)思考[J].南方農(nóng)機(jī)，2019，50（02）：214.