分布式光伏并網(wǎng)對配電網(wǎng)的影響及解決措施分析

湯駿

摘要：當(dāng)前，我國能源與經(jīng)濟(jì)發(fā)展之間的矛盾日漸加深，因此，提出了節(jié)能減排的口號，以此減少對不可再生能源的依賴，使用可再生的新能源進(jìn)行生產(chǎn)運(yùn)行與活動(dòng)。我國的供電局勢一直處于供不應(yīng)求的狀態(tài)，因此國家電網(wǎng)、供電單位提出了多方面的改進(jìn)措施，例如西電東輸、峰谷供電等，但是這僅能緩解部分供電危機(jī)，而采用目前應(yīng)用效果極佳的分布式光伏發(fā)電技術(shù)，可以保證滿足區(qū)域內(nèi)所有用電群體的用電需求，確保人們可以順利開展各項(xiàng)活動(dòng)。

關(guān)鍵詞：分布式光伏并網(wǎng);配電網(wǎng);解決措施

引言

近年來，在國家相關(guān)政策驅(qū)動(dòng)下，分布式光伏電源在全國各地持續(xù)保持高速增長，隨著分布式光伏裝機(jī)不斷增加，對電網(wǎng)運(yùn)行的影響呈現(xiàn)“局部向全局發(fā)展、配電網(wǎng)向主網(wǎng)延伸”的趨勢，對電力平衡、無功調(diào)節(jié)、電能質(zhì)量控制、營銷業(yè)務(wù)管控等提出了更高要求，給配電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行帶來了新的挑戰(zhàn)。

1分布式發(fā)電概述

隨著分布式發(fā)電技術(shù)的逐漸成熟，越來越多的分布式電源接入到配電網(wǎng)中，其中分布式光伏電源以太陽光能作為能源，其豐富的能量來源及清潔的發(fā)電形式受到人們越來越多的青睞。分布式光伏電源采用逆變器連接到電網(wǎng)，工作原理是在太陽光照射下通過光伏逆變器將光伏面板產(chǎn)生的直流電轉(zhuǎn)換成與電網(wǎng)相同頻率、相同相位的交流電。與傳統(tǒng)發(fā)電形式相比，分布式光伏發(fā)電有其特有的優(yōu)勢：（1）光伏發(fā)電設(shè)備結(jié)構(gòu)比較簡單，便于運(yùn)輸、安裝、維護(hù)，建設(shè)周期短。（2）發(fā)電能源清潔無污染，發(fā)電無需機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)部件無噪聲產(chǎn)生。（3）發(fā)電所需的太陽光無地域限制，分布廣泛。

2分布式光伏并網(wǎng)對配電網(wǎng)的影響

2.1孤島效應(yīng)

分布式光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的孤島效應(yīng)是指與光伏發(fā)電系統(tǒng)連接的電網(wǎng)線路因故障停電時(shí)，客戶端的分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)沒有及時(shí)檢測出停電狀態(tài)并脫離電網(wǎng)絡(luò)，繼續(xù)保持向所帶負(fù)荷供電，形成公共電網(wǎng)無法控制的自給自足的供電孤島。發(fā)生“孤島效應(yīng)”會對配電網(wǎng)和用戶產(chǎn)生嚴(yán)重的影響和危害，主要表現(xiàn)為以下四個(gè)方面：

（1）威脅電網(wǎng)運(yùn)維人員的人身安全。當(dāng)發(fā)生故障時(shí)，電網(wǎng)停止向供電，并網(wǎng)逆變器仍保持向周邊電網(wǎng)供電時(shí)，若運(yùn)維人員進(jìn)行電力線路或電力設(shè)備檢修，可能引發(fā)觸電傷亡的嚴(yán)重事故;

（2）損壞用電設(shè)備。缺少了電網(wǎng)的支持，電力孤島區(qū)域的供電電壓和頻率不穩(wěn)定，如果孤島運(yùn)行的分布式光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)無儲能元件或儲能容量太小，用戶負(fù)荷還會發(fā)生電壓閃變，造成電力客戶的電器設(shè)備損壞;

（3）損壞電網(wǎng)設(shè)備。供電恢復(fù)時(shí)，分布式光伏輸出的電壓和電網(wǎng)的電壓可能不同步，恢復(fù)供電瞬間將產(chǎn)生很大的電流，對電網(wǎng)設(shè)備造成損傷;

（4）對用戶電壓產(chǎn)生影響。如果發(fā)生分布式光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)斷開所并入電網(wǎng)的情況，其原有的單相供電模式可能會引起配電網(wǎng)內(nèi)出現(xiàn)三相負(fù)載不對稱的問題，從而對周邊用戶的電壓質(zhì)量帶來影響。

2.2電網(wǎng)調(diào)頻調(diào)壓性能

一方面，分布式光伏多采用恒功率因數(shù)（cosφ=1）運(yùn)行，不提供無功功率，其集中并網(wǎng)地區(qū)下網(wǎng)潮流變輕，甚至倒送，使系統(tǒng)局部地區(qū)電壓抬升明顯，如遇節(jié)假日負(fù)荷低谷效應(yīng)疊加，電壓存在越限可能，嚴(yán)重時(shí)可能導(dǎo)致光伏電源脫網(wǎng)。另一方面，隨著分布式光伏并網(wǎng)容量快速增長，大量負(fù)荷就地平衡，對網(wǎng)供負(fù)荷增長的抵消效應(yīng)明顯，相當(dāng)于替代了部分常規(guī)發(fā)電機(jī)組。但分布式光伏在故障期間不能提供有效的無功支撐，造成動(dòng)態(tài)無功支撐不足，暫態(tài)電壓水平逐漸降低，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致電壓長時(shí)間凹陷。此外，分布式光伏只向電力系統(tǒng)提供隨光資源變化的有功功率，不具備適應(yīng)電網(wǎng)頻率波動(dòng)的自適應(yīng)調(diào)節(jié)能力。在發(fā)電結(jié)構(gòu)中，隨著常規(guī)電源比例的下降和分布式電源的上升，系統(tǒng)頻率調(diào)節(jié)能力呈下降趨勢。

2.3電能質(zhì)量

并網(wǎng)運(yùn)行后，需要在高頻調(diào)制下，開始逆變器的運(yùn)行工作，但是這種運(yùn)行方式易產(chǎn)生諧波，使得電能輸出的質(zhì)量受損，且諧波在放大之后，輸出功率也會發(fā)生相應(yīng)變化，導(dǎo)致整個(gè)電網(wǎng)的電壓不穩(wěn)。同時(shí)，以往常規(guī)的配電網(wǎng)電能供應(yīng)模式為單一式供應(yīng)，但是在接入光伏電源后，由于各個(gè)接入點(diǎn)的電壓不同，需要對接入電源后獲得的電能進(jìn)行集中式管理，以此統(tǒng)一進(jìn)行電能的分配，這使得配電網(wǎng)工作涉及的環(huán)節(jié)較多，電能質(zhì)量在諧波、電壓閃變等因素的影響下出現(xiàn)質(zhì)量問題。

3分布式光伏并網(wǎng)對配電網(wǎng)影響的解決措施

3.1孤島效應(yīng)的改善方法

對于該問題可以通過檢修手段進(jìn)行檢測，目前較常用的檢測手段有被動(dòng)式檢測法。當(dāng)電網(wǎng)斷電后，使用該手段可以對逆變器的工作參數(shù)進(jìn)行調(diào)查，如果檢出的輸出功率以及負(fù)載功率之間存在較大的差異，就表明存在孤島效應(yīng)，當(dāng)上述兩個(gè)功率的值相差不大時(shí)，該法檢出的效果不理想。同時(shí)，還可以使用主動(dòng)式檢測法。該法在檢查時(shí)，需要對逆變器主動(dòng)進(jìn)行參數(shù)調(diào)整，以此來對電網(wǎng)的運(yùn)行進(jìn)行干擾。如果這些干擾參數(shù)無法被檢測到，表明電網(wǎng)不存在孤島效應(yīng)，有故障問題發(fā)生時(shí)，逆變器的異常參數(shù)會遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出標(biāo)準(zhǔn)值以及調(diào)節(jié)的數(shù)值，以便可以檢測出該種效應(yīng)情況。使用主動(dòng)式檢驗(yàn)手段后，檢測人員可以獲得精度值較高的參數(shù)，但是存在控制難度大等問題。此外，還有故障信號檢測法。供電設(shè)備的監(jiān)控系統(tǒng)會在故障發(fā)生后，及時(shí)發(fā)出光伏電源的異常信號，工作人員可迅速對并網(wǎng)活動(dòng)進(jìn)行調(diào)整或切斷。目前，被動(dòng)檢測和主動(dòng)檢測兩種方法聯(lián)合使用對于檢測孤島效應(yīng)的效果較好。

3.2健全相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范

得益于自身諸多優(yōu)勢和國家政策的支持，分布式光伏發(fā)展迅速，然而與之并網(wǎng)發(fā)電相匹配的相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范發(fā)展相對滯后。從分布式光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)安全、有序地接入大電網(wǎng)發(fā)電的角度出發(fā)，電力部門一方面要充分研究分布式光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的基本技術(shù)參數(shù)、分析電網(wǎng)抗干擾的能力、掌握分布式光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的控制特點(diǎn)、細(xì)化分布式光伏并網(wǎng)規(guī)模、并網(wǎng)電壓等級等方面的技術(shù)參數(shù)，建立完備的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范;另一方面，制定分布式光伏產(chǎn)品進(jìn)入電網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)，把好接入網(wǎng)分布式光伏設(shè)備的質(zhì)量關(guān)。通過相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范引導(dǎo)分布式光伏合理并網(wǎng)發(fā)電，降低對電網(wǎng)的影響。

3.3嚴(yán)把工程質(zhì)量，確保電網(wǎng)安全運(yùn)行

分布式光伏工程質(zhì)量是行業(yè)發(fā)展的核心要素，供電企業(yè)要推動(dòng)相關(guān)部門盡快出臺包括安裝質(zhì)量與系統(tǒng)缺陷檢查、電氣安全、電網(wǎng)接入、結(jié)構(gòu)安全、防雷接地以及運(yùn)維、驗(yàn)收等多維度的項(xiàng)目準(zhǔn)入和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，健全監(jiān)督機(jī)制體制，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展，確保分布式光伏高質(zhì)量發(fā)展。嚴(yán)把分布式光伏并網(wǎng)關(guān)口，杜絕帶缺陷接入。嚴(yán)格落實(shí)GB∕T33592—2017《分布式電源并網(wǎng)運(yùn)行控制規(guī)范》、GB∕T33593—2017《分布式電源并網(wǎng)技術(shù)要求》等最新技術(shù)要求，嚴(yán)控信息接入、設(shè)備入網(wǎng)檢測及現(xiàn)場驗(yàn)收，加強(qiáng)功率控制、電壓調(diào)節(jié)、低電壓穿越、防孤島保護(hù)等運(yùn)行特性檢測。嚴(yán)把入網(wǎng)關(guān)，實(shí)行“一票否決制”，對不滿足并網(wǎng)要求的分布式光伏堅(jiān)決不予并網(wǎng)。

結(jié)語

面對當(dāng)前社會中存在的供電問題，需要在全國各地區(qū)進(jìn)行分布式光伏電源的應(yīng)用推廣工作，但是其在與配電網(wǎng)進(jìn)行并網(wǎng)供電的過程中，供電單位需要對常見的問題多進(jìn)行研究，以便能夠在應(yīng)用之前，通過合理的施工與調(diào)節(jié)，減少問題的發(fā)生率，并且便于配電網(wǎng)檢修人員在供電期間發(fā)生故障問題時(shí)，能夠準(zhǔn)確找到問題的原因與解決方法，不斷提高配網(wǎng)供電的效率和質(zhì)量。

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