太阳能光伏发电系统接入电力输配网的问题与对策建议

张琳

前言

近年来，光伏发电作为可持续能源替代方式得到迅猛发展，并得到广泛应用，但同时也存在一些问题。本文在分析太阳能光伏发电系统接入电力输配网问题的基础上，提出相应对策建议。

一、太阳能光伏发电系统的发展现状

当前，现代科技的发展，为太阳能的大规模应用提供了全新的可能，我们有理由相信，太阳能开发利用技术的发展，对人类未来生活方式将会有着颠覆性的影响。二十世纪五十年代太阳能光伏发电技术出现之后，得到了世界各国的广泛重视。而进入二十一世纪之后，随着全球范围内的能让能源供应紧张，太阳能光伏发电技术更是凭借自身清洁、可再生的特点而在全球范围内得到了大规模的应用。当前，太阳能光伏发电以大型光伏并网电站为主流发展方向，当前其主要的应用形式包括：边远无电农牧区的独立发电系统、通信和工业应用、太阳能应用产品、与建筑结合的并网发电系统以及大型并网电站。

二、光伏并网发电系统对电力输配电网的影响

包括天气在内的诸多因素对于光伏发电系统都有着客观的影响，导致发电量具有明显的随机性强、稳定性差的特征。而光伏并网发电对电力输配电网也同样具有一定的影响，具体来说主要表现在以下几个方面。

（一）对配网潮流的影响  传统配电网路潮流是以单向流动为基础的，同时在输电过程中变电距离的增加将会光伏发电系统未接入电网时，配电网线路潮流是单向流动并且随着距变电站距离的增加单调减少有功潮流。而加入光伏发电系统之后，系统潮流转变为双向潮流，而且以现有技术水平无法对流动方向做出有效预测。这种情况下，光伏系统向电网供电的时候，那么以该系统的空间位置关系为基础，线路中的潮流增减情况不定。而光伏发电系统输出电能超过现有符合的时候，线路中部分潮流可能是反向的。同时由于上文中所介绍的，光伏发电系统所提供的电能受到多种因素的共同影响而稳定性较差，因此也同样会导致电网潮流的随机性增强，而这对于电网的整体稳定性显然是非常不利的。

（二）对电力输配电系统保护的影响  实际上，多光伏发电系统接入电网之后，将会极大的增加系统的短路电流，而这必然导致未经更改的过流保护出现误动作，同时这也同样会对熔断器的正常功能的发挥产生严重的负面影响。与此同时，作为典型的辐射状网络，传统配电网在保护方面并没有对方向性问题给出充分的考虑，而接入光伏发电系统之后，电网实际上已经变成双向网络，这种情况下，潮流的流向所具有的不确定性必然无法被传统的熔断器和自动重合闸装置正确处理，必须以具有方向性设计的保护装置替换传统的保护装置。

（三）对电能质量的影响  光伏发电系统在实际的应用过程中，对电能质量也同样会有一定的影响，如造成电网电压波动等。尤其是大型光伏发电设备在电网中的引入，必然导致大规模的谐波的产生，对电网的电能质量所造成的影响是客观而深远的。

三、含光伏发电系统的电力系统运行情况分析与对策

（一）电能质量分析

扰动问题是当前光伏发电系统接入电网之后对电能质量带来的最大负面影响，无论是谐波电流还是电压脉冲、电压跌落，都对系统的整体电能质量有着直接的影响。当前阶段，减少光伏发电系统并网是解决上述问题的主要手段，也是克服光伏电源出力变化对电网电压影响的有效途径。而针对并网之后光伏发电机组所导致的谐波问题，当前技术水平下可在谐波电压水平相对较高的母线上采用专业的滤波器进行处理。同时，多功能逆变器控制策略在这一过程中的应用，也同样能够取得一定的效果，对于电压的波动的平抑是有几集意义的。

电能质量监控是当前智能配電网建设过程中的重要课题之一，也同样是保证只能配电网顺利运行的基础性技术，对其进行一步研究有着重要的现实意义和理论价值，值得我们给予更多的关注和肯定。

（二）继电保护设计

如上文中所介绍的，当光伏发电系统接入配电网之后，配电网将会成为一个典型的多电源系统，而系统中潮流也将表现出明显的双向流动特征。而基于这一情况，我们必须以具有方向性设计的继电保护装置来为整个电路的继电保护工作提供支持，传统继电保护装置必须退出历史舞台，对继电保护装置进行重新设计和安装。

当前，切源方案和孤岛方案是解决上述问题的两个主要方案。其中，切源方案实际上是通过断开电网连接的所有光伏系统，而不考虑具体的故障因素的方式来还原传统配电网的形式，利用传统继电保护方法来解决问题。这种方法在实际的应用过程中，虽然不要求增加新的继电保护装备，但是客观上对电力系统的可靠性和反应的及时性造成了严重的影响，不仅要对光伏系统切断的先后顺序进行深入的分析，同样也要对自动合闸间隔内的光伏系统速断问题给予充分的考虑。而孤岛方案则主要是针对切源方案中出现的时限配合、速断等问题，单独采用光伏发电系统供电，从而保证故障不会对正常的供电产生影响，对于减少故障中和检修中的停电面积有一定的积极意义。

（三）优化调度与协调运行

区域内符合需求的满足是当前光电并网发电系统规划过程中的首要考虑问题。而除此之外，对新型配电网能量管理系统的应用来优化电网内电能的调度和运行也有着重要的现实意义。利用灵活的电力调度，能够为多种工况下的系统最优运行提供必要的支持，从而保证电网经济、可靠的运行。

分布式电源渗透率在电网中的不断提升，多样式分布式光伏电源的接入已经成为当前阶段电网发展过程中所必须重点考虑的问题。在实际的应用过程中，风不是发电功能系统具有控制方法复杂、运行方式多变等方面的特点，既可能存在易控电源，也可能存在如风电、光伏发电之类的难以控制的电源。而在对用户电能需求充分考虑的同时，对于用户冷、热能的需求;微型网一方面要能够顺利的接入大型电网，同时也要保证自身的独立性，同时在运行过程中，还必须具有运行模式的无缝切换能力。除此之外，微网和大电网并网运行过程中的相互作用在当前微网渗透率普遍较高的情况下必然对大电网的运行稳定性造成一定的影响，如何解决这一问题，是我们必须重点思考的。当前，微网和大电网运行过程中的相互影响机理，已经成为国内外分布式发电功能系统研究中的重点课题。

四、结束语

当前，现代科技的发展，为太阳能的大规模应用提供了全新的可能，我们有理由相信，太阳能开发利用技术的发展，对人类未来生活方式将会有着颠覆性的影响。而当前太阳能光伏发电系统接入电力输配网已经成为一种必然趋势，这种情况下，我们必须通过切实的科研努力来解决两者之间的相互影响问题，最大限度的提升电网运行的稳定性和可靠性。