大容量并网光伏电站技术综述

刘智昕

【摘  要】光伏發电技术目前已经深入人类社会生产进程中，它解决了人类世界能源的紧缺问题与环境污染问题，而大容量光伏电站则作为地区光伏发电技术的重要基础，它深刻影响了地区级电网的运行过程。

【关键词】大容量;并网光伏电站;技术

前言

相比传统火电厂，光伏电站具有不同的生产特性。因大容量光伏电站的接入，传统电网中的电压稳定、潮流分布、电网规划、调控运行等内容都会深受影响。

1光伏发电原理以及发电技术说明

1.1光伏发电的技术组成说明

不同于光热发电技术，光伏发电技术仅仅依靠太阳能电池板，将太阳能直接转化为电能。发电装置结构主要由太阳能电池板、控制器、逆变器组成。这些器材多属于电子装置，具有使用年限高、稳定性较强的技术特点。此外，光伏发电装置的安装与维修比较简单，没有光热发电装置庞大的技术设备。因此可以广泛应用到需要用电的地方。太阳能电池板内部结构分为光伏电池组件与普通蓄电池，而普通蓄电池的作用是将太阳能转化为化学能并储存在电池中，以便于电力持续、稳定供给。从技术条件上讲，太阳能电池组件转化来的电能具有极高的不稳定性，无法满足正常电力配送需求，因此，在太阳能电池板中装有蓄电池非常有必要。太阳能电池组件是由大量的电池电片串联而成，热后使用透光性比较好的材料密闭起来，在保证电池板安全的同时也要保证太阳能电池板的透光性，以便于最大化利用太阳能资源。

1.2大容量光伏电站的基本工作原理

大容量光伏电站一般都具备兆瓦级发电能力，它拥有独立的集群控制生产体系，可将数个变流器并联，配合中央控制系统对整个光伏电站中的各个子系统进行联动控制，保证光伏电站能够通过电网与变流器相互连通。在该过程中，变流器也会起到相应的控制功能，例如它可同时实现有功与无功出力，有效降低有功变化量，大量清除谐波威胁。目前在许多大容量光伏电站中都存在多个基本单元组合体系，其中每一个光伏电源的容量都在1MW 甚至以上。大容量光伏电站中的光伏阵列组件在光电转换过后，其电流就会直接通过汇流聚集到母线位置，将电能传输给变流器，再通过变流器转换到交流电源中，而在电能升压后就会通过变压器并网。

2大容量光伏电站对地区级电网运行所产生的影响

2.1 对地区级电网的综合影响

大容量光伏电站的出力大幅波动必然会对地区电网产生一定影响，这是由于大容量光伏电站本身的出力波动是受到日照条件影响的，因此光伏电站在有功出力过程中会呈现出电伏跳变的基本特征。结合多个角度考量地区级电网的基本负荷特性可以了解到，在统筹考核地区电源最大与最小开机方式过程中，其输送电流与光伏都是具备间歇性特征的，此时所产生的电源波动性最强，大容量光伏电站的运行成本与运行可靠性也会出现一定波动，这就说明其消纳与远距离送电能力发生改变，对地区级电网运行是会产生一定影响的。具体到电压与电能，大容量光伏电站对地区级电网运行中的电压与电能影响是切实存在的，它先会对电压产生一定的波动影响。这是因传统火电厂与光伏电站生产过程中所存在的电压调整区别较大，如果在大容量光伏电站中接入电网，其电压控制会越来越困难，进而导致电压表现波动较大，难以在日后继续展开调整处理。如果地区级电网在遭遇较大扰动时，光伏电站就无法为电网提供规范有效的无功支持。即使在电压被切除后，电网中也会出现无功过剩问题，过剩严重就会出现系统过电压问题。而对于电能质量的影响则主要体现在并网变流器上。并网变流器必然会产生谐波与三相电流不平衡问题，考虑到输出功率的不确定性，必须对已经存在于电网中的谐波波动闪变情况进行分析。

2.2 对地区级火电组运行的影响

大容量光伏电站在运行过程中本身具有一定的波动性，其最大波动可达到1000MW 级。如果电站在夏季高峰时段运行，其光伏电站就会造成火电厂的窝出力情况。如果是在夏季雷雨天气后，光伏电站的出力值会无限趋近于0，此时火电厂必须迅速增加出力以保证光伏电站正常运转。

2.3 对电网备用容量的影响

大容量光伏电站所采用的电源为分布式电源，这种电源在接入电网后会产生电流波动，这种电流波动可能是由小水电、太阳能光伏、风力发电等情况引起。如果在生产不利条件下，分布式电源就会主动投切，保证地区级电网能够接入新的分布式电源中，确保电网能够安全稳定运行。传统火电厂在电力生产与运输调峰能力方面会受到限制，无法达到最大或最小出力，此时就要运用到大容量光伏电站维持甚至提升其调峰能力。

2.4 对系统运行稳定性的影响

在大容量光伏电站接入分布式电源入网（电网）后，可能会出现分布式电源不发功或无法发功等问题，此时就说明配电网中是明显缺乏相应的无功功率的，这种情况所导致的后果就是配电网电压稳定性明显下降。一般情况下，分布式电源的功率因素都在0.97 ～ 0.99 范围内，如果出现风电场或水电工程中装机容量较大且无功功率不足情况下，分布式电源就会对电网的电压稳定性造成严重影响，严重时可能会导致系统电压的完全崩溃。在传统配电网规划设计过程中，主要依据传统受电型电网进行设计分析。但大容量光伏电站则不同，它的并网流程在配电网连接分布式电源之后，所以它会导致配电网的基本运行特性发生变化。

结束语

综上所述，大容量光伏电站对于地区级电网运行的影响颇多，这是因当前配单网体系中光伏发电的比例越来越高，配电网本身也必须基于新技术、新理念以求达到电网功率运行方面的平衡优化，以保证满足配电网安全运行要求。在未来，基于大容量光伏电站建立地区级智能化配电网是有必要的，智能化配电网能够更好满足光伏电站的各项生产运作要求，真正实现电能就地消纳与超高压电网远距离输配电等现实生产需要，提高我国未来电力事业的智能化、人性化、综合化发展水平。

参考文献：

[1] 王鹏.大容量并网光伏电站技术综述[J].电工文摘，2017（3）：16-17.

[2] 罗宇强.大容量光伏电站直流并网拓扑方案及其仿真研究[D].南宁：广西大学，2016.

（作者单位：五家渠京能新能源有限责任公司超）