光伏发电并网大电网面临的问题与对策

张杨华

（中国能源建设集团湖南火电建设有限公司 湖南株洲 412000）

1 光伏发电并网的节能减排效益分析

从光伏发电并网项目实际来说，其有不错的节能性，具体体现如下：以某228MV光伏电站为例，项目总占地面积7000余亩，在实际运行中，年均提供32899.3万kMh左右的绿色能源，和同等电量火电厂对比，每年可以节约标准煤11.5万吨，并且能够减少大气污染物。其中，二氧化氯排放能够减少9902.6吨左右；二氧化碳排放能够减少28.7万吨左右；氮氧化物排放能够减少4951.34吨左右；烟尘排放能够减少约8.98万吨。由此可见，光伏发电并网项目，不仅能够缓解环境污染，而且能够获得不错的节能减排效益。

2 光伏发电并网大电网面临的问题

2.1 雷击影响

从发电方式来说，光伏发电站是利用太阳能进行发电，装置多设置在室外，极易受到雷击威胁，尤其是雷雨天气。雷云表面负电荷，会受电缆和支架感应影响，产生高压电，使发电系统被雷击后，会产生极大破坏。光伏发电并网大电网后，光伏电站运行所产生的电力，直接供给居民及企业，当光伏电站受雷击后，给大电网造成一定影响，进而影响居民及企业用电安全。

2.2 运行安全性问题

从光伏发电实际来说，其为太阳能发电的一种，由于太阳能发电缺少稳定性，很容易受太阳光影响，具有较强不确定性，使得并网后，大电网运行预测难度增加，使配电网无法实现断面交换功率控制。并网后大电网中设置的电源越来越多，电源分布点逐渐增加，使电源控制及协调的难度性增加，传统电压和无功补偿方法的应用，已无法获得有效控制结果，影响大电网运行的安全性和灵活性。

2.3 配电系统规划问题

当光伏发电系统并网后，配电系统功能会出现一定变化，影响电能收集和运输及分配，若处理不到位，极易影响电网运行效率和质量，使电压产生波动和波污染等问题，在并网时，需开展配电系统合理规划，继续沿用传统规划思维已不再适用。

3 光伏发电并网大电网的策略

3.1 加大科研力度

从光伏发电站规划、设计及并网全过程来说，主要存在的问题包括无序建设和并网困难等。为顺利推动光伏发电并网，提升电网运行水平，必须加大科研力度。以安徽省金寨县为例，其为最早推行光伏扶贫的地区，光伏电站数量较多，总装机量很大。据相关统计，截止到2020年，其光伏电站总容量将会达到320万千瓦。当地电力公司将其作为研发项目试点，主要研究课题包括分布式发电集群规划软件；分布式电源灵活并网与即插即用关键技术；分布式发电群控群调系统以及分布式发电集群实时仿真测试平台。从实际应用效果来说，此科研项目能有效解决光伏脱网问题，使用户光伏发电量增加，平均提升30%；村集体光伏发电量也有所增加，平均提升10%；修通网损降低3%，进而达到预期效果。借鉴于此，若想着力解决光伏发电并网大电网所面临的各类问题，必须要不断加大科研项目的研究。

3.2 加强电能以及电能质量的控制

从光伏发电系统运行实际来说，发电具有不确定性，使实际功率输出时，极易产生波动，影响用户用电。以逆变器为例，其实际应用时，极易产生谐波，使配电系统谐波持续增加。因此，必须不断提升对配电系统电能的把控力度。除此，还需做好电能质量把控，进而提升光伏发电并网运行质量。不确定性是光伏发电的主要特点，且功率输出极易产生波动，给接入电网系统中的用电用户，造成很大程度上的影响，引发电能质量问题。逆变器谐波的出现，使配电系统谐波系统运行水平不断提高。光伏发电通过单相电源并网，使配电系统受到影响，三相不平衡问题更明显。必须加大关于配电系统电能质量相关问题的研究，提升电能质量监控水平[1]。

3.3 加大运行研究

若想改善光伏发电并网大电网运行的效果，除了深入研究发电系统外，还需要加大对大电网的运行研究，进而提出问题解决的方法。若微网模式的光伏发电以及大电网并网，那么微网能够和大电网产生较强的相互作用，影响着大电网运行。在分析大电网运行特性时，要采取新方法。微网的出现，使得配电系统极易产生安全问题，在进行分析时，采取高压电力系统分析方法难以满足研究需求。开展运行研究，主要是为了了解微网和大电网之间存在的相互作用，掌握理论以及方法，能够实现微网配电系统的有效控制以及分析。

3.4 强化反复性发电系统的电网运行

为深度分析电力系统，必须开展潮流计算，并且实施动态仿真，使用监理合理化模型，最大程度上保障结果。在进行光伏电池分布式系统的研究时，重点研究电源特征，构建动态化模型，掌握不同运行状态下系统的不确定性。目前，光伏发电技术已经被普遍应用。随着应用规模的不断扩大，极有可能会造成大系统电压以及频率等出现问题，比如稳定性不足，因此要深度研究光伏发电系统、系统运行方式、并网大电网形式等。提升光伏发电功能的预测精准度，使其及时受到不确定性因素的影响，还能够保障发电的可行性，顺利推进各项计划。提升技术水平，是推动光伏发电并网应用的重要手段和途径，必须要做好全面的分析和研究，最大程度上提高电网运行的水平[2]。

3.5 科学规划配电系统

从行业发展实际来说，受到科学技术的发展影响，使得光伏发电系统不断创新和应用。在具体应用中，为保证系统运行的质量和效率，必须要科学合理的规划。开展新型光伏配电系统的统筹规划，为保证规划的质量，要基于现有的研究理论成果，比如微网规划研究，结合光伏发电并网大电网的特点，同时依据光伏发电电源分配的实际情况合理设置。具体来说，要从光伏电站建设选择方面入手，进行地址选择和容量大小等的研究，并且深入研究电能输出的控制方法以及并网形式等，深度分析影响电网谐波以及电压波动等的因素。在进行配电系统规划时，规划人员要做好对可再生能源的深度了解，明确发电原理和可靠性影响因素等，进而合理规划，保障系统运行的经济性以及环保性。

3.6 提升防雷水平

若想充分解决光伏发电并网运行雷击问题，必须强化外部壁垒措施。在日常工作中，要做好内部防雷保护及日常检修工作，避免工作不到位，使隐患变成事故。目前，电网应用的外部防雷系统较多，比如安装引地线和接闪器等。单纯依靠此措施，难以有效防雷，还需增加内部防雷装置建设。从目前实际情况来说，常用的内部防雷装置，主要组成包括屏蔽系统和合理布线系统等，能发挥积极作用。为保证系统合理运行，必须做好系统维护工作。

结语

光伏发电并网大电网面临诸多问题，比如雷击问题和运行安全问题。为更好的运行，需要加大科研力度；加强电能以及电能质量的控制；加大运行研究；强化反复性发电系统的电网运行；科学规划配电系统。