光伏發(fā)電并網(wǎng)對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行的影響與對(duì)策

張浩楠

[摘 ? ?要]隨著社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，地球上的能源稀缺，環(huán)境污染也越來(lái)越嚴(yán)重。清潔能源的使用和發(fā)展引起了所有國(guó)家的關(guān)注。太陽(yáng)能因其豐富、廣闊的資源，清潔和環(huán)境保護(hù)而非常重要。 光伏電源是太陽(yáng)能應(yīng)用開(kāi)發(fā)的未來(lái)趨勢(shì)，但是由于其不穩(wěn)定性、揮發(fā)性和間歇性，光伏電池對(duì)環(huán)境敏感，某些大型的光伏電源網(wǎng)絡(luò)將受到不利影響，因此，主要討論光伏發(fā)電中并網(wǎng)的影響及其優(yōu)化方案。

[關(guān)鍵詞]光伏發(fā)電;并網(wǎng);電網(wǎng)運(yùn)行;對(duì)策

[中圖分類號(hào)]TM615;TM732 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A [文章編號(hào)]2095–6487（2021）08–0–02

[Abstract]Today， with the rapid development of society and economy， energy is scarce on the earth， and environmental pollution is becoming more and more serious. The use and development of clean energy has attracted the attention of all countries. Solar energy is very important because of its rich resources， vast resources， cleanliness and environmental protection. Photovoltaic power is the future trend of solar energy application development， but due to its instability， volatility and intermittent nature， photovoltaic cells are sensitive to the environment， and certain large-scale photovoltaic power supply networks will be adversely affected. Therefore， this article mainly discusses the integration of photovoltaic power generation. The influence of the Internet and its optimization plan.

[Keywords]photovoltaic power generation; grid connection; grid operation; countermeasure

1 光伏發(fā)電并網(wǎng)介紹

為了實(shí)現(xiàn)光伏發(fā)電系統(tǒng)，有必要以協(xié)調(diào)的方式使用太陽(yáng)能電池、控制器和逆變器。許多太陽(yáng)能電池板（模塊）以不同的布置方式（串聯(lián)和并聯(lián)）排列以形成太陽(yáng)能電池陣列。接收太陽(yáng)能后，張力逐漸減小，當(dāng)系統(tǒng)達(dá)到輸入標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，將通過(guò)太陽(yáng)能模塊轉(zhuǎn)換為直流電，然后通過(guò)直流配電箱轉(zhuǎn)換為逆變器。直流電源轉(zhuǎn)換為交流電源后，將其提供給網(wǎng)絡(luò)。通過(guò)交流配電箱加載適當(dāng)?shù)呢?fù)載。光伏系統(tǒng)的網(wǎng)格潮流方法主要是分散式和集中式的。與中心相比分散，電力相對(duì)較低，分布更廣，并且有自己的負(fù)荷，例如家用太陽(yáng)能。集中化是指可以直接向電網(wǎng)供電的大容量發(fā)電廠的集中安裝，不會(huì)自行加載。根據(jù)《配電網(wǎng)絡(luò)的分布式電源訪問(wèn)的設(shè)計(jì)規(guī)范》，必須根據(jù)安全性，靈活性和經(jīng)濟(jì)原則，在進(jìn)行全面比較和選擇之后，確定單個(gè)網(wǎng)絡(luò)終端點(diǎn)的電壓電平。

隨著我國(guó)電網(wǎng)系統(tǒng)對(duì)于光伏電源的全面應(yīng)用，為降低光伏電源并網(wǎng)對(duì)于電網(wǎng)正常運(yùn)行的影響，國(guó)家對(duì)于光伏電源并網(wǎng)工作提出了具體要求：①在使用電網(wǎng)發(fā)電過(guò)程中，可以通過(guò)并網(wǎng)發(fā)電來(lái)降低相應(yīng)的影響。②在光伏電源運(yùn)行過(guò)程中，為配合電網(wǎng)的承載能力，要嚴(yán)格控制光伏電源的裝機(jī)容量。③在光伏電源的并網(wǎng)過(guò)程中，要求使用電壓要在8 kV以下。相關(guān)的能源監(jiān)督部門(mén)不斷加強(qiáng)對(duì)于光伏電源并網(wǎng)工作的管理力度，提升光伏電源的應(yīng)用效果，為人們輸送安全可靠的電力資源。

2 光伏發(fā)電并網(wǎng)對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行的影響

2.1 電網(wǎng)運(yùn)行控制問(wèn)題

在由于并網(wǎng)的光伏發(fā)電規(guī)模擴(kuò)大而導(dǎo)致供電環(huán)境惡化之后，相關(guān)電站的工作人員無(wú)法準(zhǔn)確了解轉(zhuǎn)換后的電網(wǎng)功率，也無(wú)法增加負(fù)載。如果無(wú)法掌握這兩個(gè)方面，將很難向受影響的員工輸送電能。除非廣泛使用網(wǎng)絡(luò)，否則員工可能無(wú)法完全理解網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載和功能。太陽(yáng)能生產(chǎn)中還有許多其他不可控制的因素。例如，當(dāng)光伏工藝受到各種揮發(fā)性因素的影響時(shí)，這些揮發(fā)性因素會(huì)引起嚴(yán)重的問(wèn)題。在這種情況下，光伏電網(wǎng)連接將被禁用。因此，電能的重新分配不能滿足大眾的用電需求，也不能為社會(huì)提供一般的保證。將光伏發(fā)電連接到電網(wǎng)后，連接到電網(wǎng)的光伏發(fā)電數(shù)量會(huì)增加，并且隨著光伏發(fā)電數(shù)量的增加，電網(wǎng)的峰值壓力和頻率控制也會(huì)增加。同時(shí)，在公共電網(wǎng)上使用光伏能源將增加光伏能源的數(shù)量和應(yīng)用領(lǐng)域。在這種情況下，如果電源系統(tǒng)不能控制所有的光伏電源，則電源單元和電源系統(tǒng)的額定電壓會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題，在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行中的控制效果會(huì)降低，并且會(huì)發(fā)生安全事故。

除了大規(guī)模使用以及工作人員無(wú)法對(duì)負(fù)荷以及電網(wǎng)功率做出準(zhǔn)確把握之外，太陽(yáng)能發(fā)電的過(guò)程中也存在著許多其他不可控因素。例如太陽(yáng)能發(fā)電的過(guò)程中受到一些不穩(wěn)定因素影響時(shí)，在這不穩(wěn)定的因素之下，有時(shí)會(huì)發(fā)生較大的問(wèn)題，這樣就會(huì)造成嚴(yán)重的問(wèn)題。在這種情況之下，光伏發(fā)電并網(wǎng)就不再適用，相關(guān)工作人員就需要采用傳統(tǒng)的手段進(jìn)行發(fā)電，這樣電能的重新調(diào)度，就無(wú)法滿足人們對(duì)于電量的正常需求，無(wú)法保證人們的正常用電。

光伏發(fā)電并網(wǎng)之后，電網(wǎng)中的接入光伏電源就會(huì)增多，光伏電源數(shù)量的增加就會(huì)增加電網(wǎng)調(diào)峰、調(diào)頻的壓力，使得電能的調(diào)度過(guò)程中受到明顯的影響。同時(shí)在公共電網(wǎng)中，接入光伏電源，會(huì)讓光伏電源的數(shù)量以及應(yīng)用的區(qū)域變大。在這種情況下，如果電力系統(tǒng)不能夠?qū)λ泄夥娫催M(jìn)行控制，就會(huì)使得電力系統(tǒng)的供電設(shè)備、電壓值等出現(xiàn)問(wèn)題，從而造成控制效果比較差，造成整個(gè)電網(wǎng)運(yùn)行過(guò)程中的安全事故。

2.2 孤島效應(yīng)

光伏源連接到公共網(wǎng)絡(luò)后，通常會(huì)造成孤島效應(yīng)。如果在電網(wǎng)運(yùn)行期間電網(wǎng)發(fā)生故障，則電網(wǎng)將無(wú)法向公眾提供正常的電力，但是在此過(guò)程中，光伏電源將保持正常操作，如果無(wú)法及時(shí)進(jìn)行維護(hù)和維修失敗，并且太陽(yáng)能發(fā)電廠繼續(xù)運(yùn)行，那么不同地區(qū)的許多人將無(wú)法及時(shí)獲得電力，從而產(chǎn)生孤島效應(yīng)。同時(shí)，如果維護(hù)人員立即檢查并更正錯(cuò)誤，則有發(fā)生安全事故的風(fēng)險(xiǎn)。不及時(shí)維護(hù)可能會(huì)導(dǎo)致電力供應(yīng)不足，并對(duì)社區(qū)的正常生活和工作造成負(fù)面影響。

2.3 對(duì)電能頻率的影響

電能的頻率穩(wěn)定性是衡量電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要指標(biāo)。消費(fèi)用電和工業(yè)用電有不同的頻率要求，保證了正常用電和群眾安全生產(chǎn)。異常頻率在現(xiàn)實(shí)世界的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中很少見(jiàn)。如果發(fā)電機(jī)的容量較小，則電能對(duì)頻率的影響較小。但是，新能源機(jī)組大規(guī)模并網(wǎng)后，新能源發(fā)電所占比重將迅速增加，電網(wǎng)頻率將發(fā)生變化，對(duì)安全使用網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成隱患。以最常用的風(fēng)電場(chǎng)為例，風(fēng)電場(chǎng)的波動(dòng)和響應(yīng)特定功能關(guān)系的頻率輕微變化都會(huì)影響電網(wǎng)。單位穿透率為18%時(shí)，最大頻率偏差接近截止值。為了減少新發(fā)電機(jī)對(duì)電網(wǎng)的影響并增加新能源與能源的比例，應(yīng)關(guān)注間歇性的風(fēng)能和太陽(yáng)能問(wèn)題，并進(jìn)行必要的調(diào)整以減輕其不利影響。

2.4 對(duì)電網(wǎng)成本運(yùn)營(yíng)的影響

光伏發(fā)電裝置接收太陽(yáng)能產(chǎn)生電能后由逆變器接入國(guó)家電網(wǎng)，電網(wǎng)系統(tǒng)必須增加容納電量的容器和轉(zhuǎn)換電能的容器以便接納使用光伏電能，從這一方面說(shuō)，光伏發(fā)電增加了電網(wǎng)的設(shè)備耗能，加大了電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行性。另外光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)也加大了電網(wǎng)的工作量，需要大量的技術(shù)人員去操作并網(wǎng)，這也增加了電網(wǎng)的運(yùn)行成本。

3 分布式光伏并網(wǎng)對(duì)配電網(wǎng)影響的改進(jìn)措施

3.1 改善孤島效應(yīng)

可以找到通過(guò)維護(hù)增加島嶼影響力的方法。電網(wǎng)關(guān)閉后，可以使用無(wú)源檢測(cè)方法查找相關(guān)的逆變器參數(shù)并查找當(dāng)前問(wèn)題。當(dāng)輸出功率和負(fù)載功率之間存在較大差異時(shí)，稱為孤島效應(yīng)。相關(guān)工作人員還可以使用主動(dòng)檢測(cè)或主動(dòng)和被動(dòng)檢測(cè)方法的組合來(lái)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。為了解決養(yǎng)成規(guī)則的影響，利益相關(guān)者需要總結(jié)共同的問(wèn)題，最大程度地減少孤島效應(yīng)的發(fā)生。

3.2 提高電網(wǎng)的控制

當(dāng)在操作期間對(duì)網(wǎng)絡(luò)的控制不足時(shí)，光伏電源和其他電源將集成到網(wǎng)絡(luò)中，因?yàn)榕c電源相關(guān)的單元可以使用光伏預(yù)測(cè)技術(shù)來(lái)檢測(cè)PV電源的輸出功率，稍后將實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，監(jiān)視輸出功率和電壓以實(shí)現(xiàn)電源計(jì)劃的合理性。

連接光伏電源后，每個(gè)工程師首先檢查光伏電源連接到網(wǎng)絡(luò)區(qū)域的光強(qiáng)度、亮度，然后檢查使用光伏電源的相關(guān)技術(shù)。然后，通過(guò)相關(guān)數(shù)據(jù)，找到安裝光伏電源的最佳位置，最大程度地減少外部因素對(duì)光伏電源的影響，提高應(yīng)用過(guò)程中光伏電源的穩(wěn)定性。如果在發(fā)電過(guò)程中電能不穩(wěn)定，則可以將存儲(chǔ)的電能用于充電，以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的電能運(yùn)行和效率。

3.3 改善電能質(zhì)量

為了提高電源的電能質(zhì)量，有必要加強(qiáng)電能的監(jiān)控。在連接到電網(wǎng)之前，利益相關(guān)者對(duì)每個(gè)PV接入點(diǎn)的電能質(zhì)量具有廣泛的控制權(quán)。接入點(diǎn)的全面電能質(zhì)量控制可揭示電能質(zhì)量。如果在檢測(cè)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)諧波或電壓波動(dòng)，則所涉及的技術(shù)人員可以立即采取措施，以加強(qiáng)對(duì)電能質(zhì)量的控制。

3.4 克服能源壓力

在日益嚴(yán)峻的能源形勢(shì)下，使用太陽(yáng)能發(fā)電廠和并網(wǎng)可以將社會(huì)資源轉(zhuǎn)化為可再生能源，并克服能源壓力。電廠的這種電網(wǎng)連接具有先進(jìn)的應(yīng)用。公眾越來(lái)越意識(shí)到這一點(diǎn)，光伏發(fā)電的實(shí)施和推廣是一項(xiàng)具有實(shí)際重要性的措施。柵格式光伏發(fā)電系統(tǒng)是生產(chǎn)分布式發(fā)電廠的分支機(jī)構(gòu)之一，其功能是改變特征能量。由太陽(yáng)能電池模塊產(chǎn)生的直流電用于操作連接到電網(wǎng)的逆變器，以將直流電轉(zhuǎn)換為交流電，并將信息值轉(zhuǎn)換為電流。當(dāng)滿足網(wǎng)絡(luò)要求時(shí)，轉(zhuǎn)換后的交流電將用于直接輸入。連接到電網(wǎng)和太陽(yáng)能發(fā)電廠的公共網(wǎng)絡(luò)，產(chǎn)生的功率非常強(qiáng)大，不僅可以為交流負(fù)載供電，而且還可以將額外的功率提供回電網(wǎng)。關(guān)于光伏發(fā)電系統(tǒng)的接入方法，要求根據(jù)容量，網(wǎng)絡(luò)連接方法和系統(tǒng)配置而不同，并且不僅傳輸網(wǎng)絡(luò)和配電網(wǎng)絡(luò)不同。光伏發(fā)電的并網(wǎng)發(fā)電與常規(guī)發(fā)電方法根本不同，連接到網(wǎng)絡(luò)的傳統(tǒng)技術(shù)條件更加合適，技術(shù)的發(fā)展更加成熟，連接的計(jì)算方法更加科學(xué)，還可以產(chǎn)生更好的電力，但是，中國(guó)沒(méi)有針對(duì)光伏發(fā)電的全面而明確的運(yùn)營(yíng)管理標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范。一些網(wǎng)絡(luò)公司努力為光伏電網(wǎng)建立標(biāo)準(zhǔn)化的可靠性、安全性和管理規(guī)范。一些公司采用了并網(wǎng)光伏系統(tǒng)，并且廣泛評(píng)估和數(shù)據(jù)分析揭示了并網(wǎng)光伏系統(tǒng)的復(fù)雜性和可行性。連接到光伏電網(wǎng)的光伏系統(tǒng)中有多個(gè)外部因素。盡管電力短缺已得到一定程度的解決，但重要的是研究并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的技術(shù)特性并促進(jìn)克服發(fā)電系統(tǒng)的困難，連接到太陽(yáng)能網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)對(duì)中國(guó)的發(fā)展具有積極和重要的意義。

3.5 探究有效的新型配電系統(tǒng)

從配電系統(tǒng)發(fā)展完善方面來(lái)看，應(yīng)根據(jù)風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電并網(wǎng)后的運(yùn)行特點(diǎn)探究更加有效的新型配電系統(tǒng)，加強(qiáng)理論研究的同時(shí)，還要實(shí)地考察風(fēng)力發(fā)電與光伏發(fā)電電源位置和方向，研究?jī)烧叩娜萘俊⒉⒕W(wǎng)方式是否科學(xué)合理，或減少因?yàn)槿萘窟^(guò)大或并網(wǎng)連接不合理而引起的電壓諧波和電壓波動(dòng)問(wèn)題。在未來(lái)，應(yīng)合理規(guī)劃并網(wǎng)電力系統(tǒng)，以確保風(fēng)力發(fā)電與光伏發(fā)電并網(wǎng)后電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全可靠。

4 結(jié)束語(yǔ)

由于化石能源的快速消費(fèi)和公眾對(duì)環(huán)境保護(hù)日益增長(zhǎng)的認(rèn)識(shí)，新能源的發(fā)展引起了全世界的關(guān)注。盡管中國(guó)新能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展水平處于世界前列，但仍然存在阻礙新能源產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的問(wèn)題。必須加強(qiáng)對(duì)工程師的培訓(xùn)，并改進(jìn)新的發(fā)電技術(shù)。使用其他行業(yè)的最新技術(shù)來(lái)解決發(fā)電過(guò)程的潛在影響。隨著新技術(shù)的開(kāi)發(fā)，需要擴(kuò)大新能源產(chǎn)品的市場(chǎng)，并凸顯新能源的優(yōu)勢(shì)。

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