光伏发电系统对电力调控影响的策略研究

高俊清

（国网宜兴市供电公司，江苏 宜兴 214200）

1 光伏发电系统对电力调控的影响

随着光伏发电建设规模加大，建设速度不断加快，我国成为了全球最大光伏发电使用的市场，但光伏发电系统依然会影响着电力调控，需要采取有效的防控措施。

1.1 直接影响发电计划

到目前为止，火力发电是我国最常使用的发电方式，即应用煤炭、化石能源或其他物体来燃烧发电。虽然火力发电引起的污染问题比较严重，但实际的发电功率要高于光伏发电，同时也具备相对稳定的电力。和火力发电相比，用光伏发电系统需要太阳光能的支撑。季节的更迭、空气的湿度等环境因素都会对发电功率造成一定影响，光伏发电技术有着明显的难以控制的特征。因此，光伏发电系统将直接影响系统的安全稳定性，制约了光伏发电计划的实行。光伏发电系统构成如图1所示。

图1 光伏发电系统构成

1.2 直接影响无功电压

光伏发电系统的运行需要依靠太阳能光照，所以光伏发电系统具有不稳定的特征。只要有足够的太阳光照，光伏发电系统就可以产生大量的电能，因此，我国绝大部分的光伏发电站都建设在太阳能源充足的地区，如沙漠、高原和戈壁滩等，在一些居住人口不多的地方也会建设相应的发电站。由于光伏发电站建设的位置比较偏远，对电能的需求量不高，对此会出现电力网络容量极限的现象。由于光伏发电系统需要足够的光照，并且该系统所产生的电能需要从偏远地区运输到其他地方，在电能运输的过程中，电能会产生一些变化，影响着电网的平稳性，打破了电网系统无功平衡性[1]。太阳能光伏发电系统分类及用途如表1所示。

表1 太阳能光伏发电系统分类及用途

1.3 影响电能质量

电能质量是电力系统管理工作中最为关键的部分，直接反映了电力企业的发展情况，也代表着电力企业的市场竞争能力，而光伏发电系统中的并网运行将直接关系着电能质量。检测电网中电能质量的最佳方式是检测电力系统中的波形、频率以及电压。相比于传统发电系统，光伏发电系统使用的电能质量检测方式仍然存在一些不可避免的问题，影响检测方式的主要因素和光伏发电系统工作原理有一定联系[2,3]。光伏发电系统原理如图2所示。

图2 光伏发电系统原理

假设光伏发电站正处于并网系统的运作状态，则发电系统中的电力容量将不断增加。由于连接光伏发电机的数量不同，原来的发电系统和电网结构会产生相应的变化，因而会让控制电网中的潮流受到限制。一旦控制工作难度增加，便会不断提升电力调控难度。如果光伏发电站的并网发电系统处于运作状态，其功率的变化也会损害电力系统。此外，如果光伏发电系统中任何一个发电设备随机启动或停止，也会影响电力的运输质量，或直接降低传输中的电能质量，最终影响用户的用电效果[4]。

另外，谐波污染和电能质量有最直接的关系。电力谐波和光伏发电系统中的逆变器相关，如果电力能源设备增多，所使用的电器功率变大，电能消耗也会逐渐增多，如果使用高功率电器的时间较长，则谐波污染概率就会越大，电能质量也会受到影响。250 kW、500 kW及1 000 kW逆变器的技术参数比较如表2所示。

表2 技术参数比较（国网宜兴市供电公司）

2 光伏发电系统发展建议

2.1 优化配网系统设计

因为光伏发电系统出现负荷压力将会影响整个电网的稳定运行，所以，在设计配网过程中，应充分解析配电端的总负荷情况，根据实际情况优化配网设计，以此提高电力调控工作效率。当光伏系统在运行时，可以采取相应的传感器采集电网下游相关信息，之后利用通信系统将这些数据上传到电力调控系统中，通过云计算和网络系统功能，将会自动根据配电侧的负荷数据，精准把握光伏发电系统的接入方式，从而提高配电系统设计效率。

控制系统的建设方式是：在专业电力工作人员全面分析和调查的基础上，统计出相应的控制数据，最终把分析的结果传输到控制系统中，并通过数学模型的应用，研究并学习相关内容，以此分析整个系统的运作情况，从而调整负荷上限参数当系统检测到负荷数值超出范围后，及时采取有效的线路设计方案，从而减少光伏发电系统的负荷。此外，可以积极应用先进的计算机网络技术，借助云计算技术等的支撑，在分析数据的功能上搭建完整的负荷变化数据库，以此优化系统中的数学模型，提升系统数据解析结果的客观性和有效性[5]。

2.2 改善光伏发电系统容量设计

对于光伏发电系统容量的设计，可以采取最有效的开关控制方法，控制光伏发电系统向配电网提供的容量，以此确保系统运行时的平稳性。当光伏发电系统容量上升后，将会提升配电网的电压，一旦容量法超出标准数值，就会产生逆电压的情况，严重损害了整个配电网的运行。对于这一问题，可以通过研究和分析电力负荷数据，把握配电网容量变化。同时在工作过程中，传感器会深入解析整个系统的运作情况，一旦配电网电压参数变化幅度较大，该系统将自行录入和解析相关数据，全方位分析需要向系统接入的相应容量，并且可以结合配电网的运作方式，控制光伏发电系统的最大限度容量，准确控制电压运输的平稳性[6]。

2.3 完善无功补偿系统设置

使用光伏发电系统可以进一步稳定配电网的电压变化，一旦系统容量不够，或者为了提高电压的稳定性和精准性，就得安置相应的无功补偿系统。一般情况下，无功补偿系统要24 h保持运行状态，特别是没有建设无光伏发电系统的地方，积极使用无功补偿系统可以减少运行中产生的问题。在此系统上设置线损数值，同时有效使用调控系统，全方位解析无功补偿系统能否进行投掷过程，在这样的分析过程中，电力工作人员可以充分掌握系统运行情况，从而提升系统运行质量。

2.4 加大对电网结构分布的研究

因为光伏系统本身的问题会直接关系着电能质量，对此需要全面研究光伏发电站的电网负荷问题、电力系统结构以及电机容量，并在此基础上调整电网结构的分布。同时根据电力企业的发展实力设置开放式系统，增强系统监控功能，根据实时监控数据的分析进行有效的规划调整，以此提升电能质量。分层分布的跨平台开放式系统架构如图3所示。

图3 监控系统软件构架

3 结 论

经济社会的发展进一步推动了光伏发电技术的进步，与此同时也促进了电力调控能力的提升。在运行过程中如果光伏发电技术出现不稳定和不可控的情况，不能只采取传统的应对方法，应及时更新从前的工作方式，与时俱进，顺应时代，使用现代化处理方式。既要根据实际调控情况和发展趋势制定实操性强的控制方案，不断调整电网结构，保证该结构的合理性和科学性，又要利用继电器保护装置以及科学的管理方式提高电力调控能力，促进光伏发电技术的创新和优化。