分布式光伏大規(guī)模接入對地區(qū)電網(wǎng)線損的影響分析

劉衡

摘 要：由于能源建設(shè)的發(fā)展，人們對太陽能的利用逐漸加深，在發(fā)電中的體現(xiàn)就是分布式光伏接入電網(wǎng)。光伏發(fā)電使電力系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性得到一定的提升，而且由于這種發(fā)電方式的優(yōu)勢，其應(yīng)用也在不斷的得到推廣。但是在接入地區(qū)電網(wǎng)時會對電力系統(tǒng)產(chǎn)生一定的影響，本文主要對分布式光伏大規(guī)模接入地區(qū)電網(wǎng)的線損影響進行了分析，以供參考。

關(guān)鍵詞：電網(wǎng)線損;分布式光伏;影響

在電網(wǎng)運行不斷升級的過程中，分布式光伏電源的使用得到了關(guān)注，而且這種供電方式的應(yīng)用對電力系統(tǒng)運行發(fā)展起到了較好的推動作用。光伏發(fā)電由于使用的是太陽能，作為環(huán)?？稍偕茉矗诎l(fā)電方面有很好的應(yīng)用優(yōu)勢。

1.光伏發(fā)電的特點

光伏發(fā)電主要是借助半導(dǎo)體界面產(chǎn)生光生伏特效應(yīng)，從而使光能轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電技術(shù)。這種發(fā)電方式最主要的是太陽能電池，使用串聯(lián)的方式將太陽能電池連接并通過封裝保護構(gòu)成電池組件，再加上功率控制器等就構(gòu)成了光伏發(fā)電裝置。使用光伏發(fā)電，具有較多的優(yōu)勢，首先是社會可持續(xù)發(fā)展的推動力，光伏發(fā)電所利用的太陽能是可再生能源，清潔環(huán)保，這種發(fā)電方式可以降低污染物的排放，對環(huán)境保護有很好的作用。通過并網(wǎng)運行的光伏發(fā)電與獨立運行的發(fā)電相比較，能夠使成本得到降低，因為并網(wǎng)運行可以減少蓄電池的應(yīng)用數(shù)量，利用電網(wǎng)儲存能源，將電能輸送到電網(wǎng)。按照負荷需求的不同，光伏接入可以分為分布式和集中式，能夠靈活的并網(wǎng)以及退網(wǎng)，可以較好的調(diào)節(jié)電力系統(tǒng)負荷保持平衡，減少線路損耗，調(diào)節(jié)電網(wǎng)中的波動電量，使電力系統(tǒng)運行能夠有較好的抗風險能力。

2.光伏電源系統(tǒng)介紹

光伏電源系統(tǒng)主要的構(gòu)成部件有控制單元、儲存單元以及光伏陣列單元。這種發(fā)電方式與以往的發(fā)電方式相比，對外部環(huán)境因素的反應(yīng)較大，系統(tǒng)運行的特性曲線存在較大的變化，能源輸入不能一次性主動調(diào)節(jié)，需要借助控制單元輔助操作來使運行達到最大功率，而且在輸出電能時，利用控制單元中的逆變器使直流電轉(zhuǎn)化為交流電，然后電能通過電網(wǎng)再進行傳輸。根據(jù)運行方式的不同，光伏電源系統(tǒng)可以分為獨立型和并網(wǎng)型。

2.1獨立型系統(tǒng)

這種光伏系統(tǒng)主要是指電氣沒有與公用電網(wǎng)進行連接的系統(tǒng)，電能的供給只能滿足自身負荷。一般系統(tǒng)負荷的容量要比發(fā)電量略小，系統(tǒng)在遇到陰雨天以及夜間時，不能夠進行發(fā)電，這個時候就需要系統(tǒng)儲存模塊中的蓄電池進行電能供給，因此在遇到天氣條件不好的情況時，發(fā)電運行能力與蓄電池的容量成正比。通常這種電源系統(tǒng)應(yīng)用在光照條件較好的、遠離公用電網(wǎng)的偏僻山區(qū)進行供電，有部分路燈系統(tǒng)以及偏僻的通信基站也是使用這種系統(tǒng)進行光伏發(fā)電。

2.2并網(wǎng)型系統(tǒng)

這種電源系統(tǒng)接入電網(wǎng)的方式有兩種，一種是單點集中式，另一種是多點分布式。大規(guī)模聯(lián)網(wǎng)的光伏電站與發(fā)電廠類似，僅產(chǎn)生少許負荷或者是不帶負荷，發(fā)電產(chǎn)生的電能可以輸送到公用電網(wǎng)上，再進行統(tǒng)一調(diào)配，使電網(wǎng)得到整體的有無功平衡。光伏發(fā)電在系統(tǒng)建設(shè)過程中會需要大量的投入，在發(fā)電的效率提升方面還存在較大的發(fā)展空間，由于其運行成本方面較高，因此國家給與了一定的優(yōu)惠政策和補貼，以積極的推動光伏發(fā)電的發(fā)展。

3.分布式光伏大規(guī)模接入對地區(qū)電網(wǎng)線損的影響

分布式光伏大規(guī)模并網(wǎng)，能夠起到一定的電能節(jié)約作用，不過由于存在接入并網(wǎng)的影響，因此在電網(wǎng)中原有的電流布局會存在一定的變化。要知道分布式光伏大規(guī)模接入對地區(qū)電網(wǎng)的影響，可以計算相應(yīng)的線損率和網(wǎng)損率，從而實現(xiàn)對電量以及線損的評估，也可以了解電網(wǎng)運行狀況，為電力企業(yè)的綜合評估做出參考。從有關(guān)研究中看出，光伏接入電網(wǎng)所起到的積極作用是能夠使電網(wǎng)的線損得到有效的降低。假定線路上給出相同的電壓，將其他影響因素忽略不計，可以建立光伏接入模型，利用模型，在線路沒有接入光伏時，能夠掌握總線損情況，經(jīng)過計算可以得出，接入分布式光伏電源進行發(fā)電，能夠使地區(qū)電網(wǎng)的線損得到有效降低，而能夠降低的線損與負荷、容量、接入位置以及電網(wǎng)結(jié)構(gòu)有一定的關(guān)聯(lián)。

3.1對地區(qū)電網(wǎng)線損的影響

太陽能是光伏發(fā)電的主要動力，本身溫度、太陽光照強度以及光譜會對分布式光伏系統(tǒng)發(fā)電量產(chǎn)生影響。有研究測試發(fā)現(xiàn)，利用室外多種分布式太陽能光伏發(fā)電的能量特點和功率輸出進行測試，其中多晶硅以及單晶硅類的電池組接入地區(qū)電網(wǎng)進行發(fā)電時，受到溫度、氣候變化的影響，發(fā)電量也會有所波動，在冬季具有較大的輸出功率，而在夏季具有較小的輸出功率。溫度或者是光照在不同的條件下，不同組件的光伏電池組效率也會有不同的改變。另外，溫度的變化對分布式光伏系統(tǒng)中的蓄電池充放電效率會產(chǎn)生較大的影響。系統(tǒng)中的鉛酸蓄電池組對溫度變化產(chǎn)生的反應(yīng)更大，在使用光伏電池進行發(fā)電時，通常電壓需要根據(jù)溫度的變化隨時進行調(diào)整，受到高溫的影響，蓄電池會有變形以及腐蝕問題，長時間在高溫環(huán)境下蓄電池會加快損耗。

3.2對地區(qū)電網(wǎng)無功電壓特點的影響

分布式光伏大規(guī)模接入的地區(qū)一般在地理位置較為偏僻的地方，通常這些地方都具有較低的負荷，電網(wǎng)會發(fā)生短路的允許容量又很小，這樣在進行光伏發(fā)電時，需要利用高壓輸電網(wǎng)才能將其產(chǎn)生的大量電力輸送出去，而電網(wǎng)無功平衡特點的影響因素是輸送距離。此外，分布式光伏并網(wǎng)運行過程中，無功電壓支撐能力較弱，在電壓質(zhì)量超過限制的情況下，電壓穩(wěn)定性無法得到保障。再者，白天太陽輻射較大，則太陽能所產(chǎn)生的電能較高，這樣，電網(wǎng)中，光伏的出力較大，并網(wǎng)點電壓增加。如果是在線路尾端設(shè)置并網(wǎng)點，那么接入點的電壓就容易發(fā)生越線問題，這樣的話就需要調(diào)整電壓。在晚間時候，基本沒有光伏發(fā)電。

3.3對地區(qū)電網(wǎng)功角穩(wěn)定性的影響

分布式光伏電源系統(tǒng)裝置是一種靜止元件，在發(fā)電運行時，自身不會引起功角震蕩，所以不會有功角穩(wěn)定問題出現(xiàn)。然而由于存在隨機波動，分布式光伏大規(guī)模接入后就會使原電網(wǎng)運行的輸送功率和分布狀況受到影響。此外，光伏接入地區(qū)電網(wǎng)會使功角穩(wěn)定性受不好的影響，因此，通常在實際接入過程中，需要利用仿真模擬的結(jié)果來最后確定光伏系統(tǒng)電源的接入。

3.4對地區(qū)電網(wǎng)配電保護的影響

光伏分布式接入后，地區(qū)的電網(wǎng)影響還體現(xiàn)在配電網(wǎng)方面，其系統(tǒng)保護的特性會有所變動，還有其他一些裝置也會有所影響，影響配電保護首先是，原有的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)是單電源輻射網(wǎng)，而接入后變?yōu)榫哂须p電源甚至是多電源的拓撲網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。其次，接地回路受到變壓器連接方式不同的影響，從而發(fā)生變化，繼電保護的操作性能也會發(fā)生改變。光伏接入地區(qū)電網(wǎng)，由于并網(wǎng)光伏變換器對擾動有較為敏感的反應(yīng)，因此需要設(shè)置一定的保護。

結(jié)束語：

隨著新能源的開發(fā)建設(shè)，光伏發(fā)電得到了人們的關(guān)注，在推廣光伏發(fā)電的過程中，國家給與了一定的優(yōu)惠政策及補貼，以帶動光伏發(fā)電的發(fā)展，分布式光伏大規(guī)模接入地區(qū)電網(wǎng)，對推動電力系統(tǒng)供電發(fā)展有很好的效果。分析光伏接入對電網(wǎng)產(chǎn)生的影響，能夠更好的掌握其應(yīng)用，確保電網(wǎng)運行安全。

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