原创《分布式太阳能接入对电网的影响》
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摘 要：针对分布式太阳能光伏发电接入到配电网中产生的运行方式、电压分布、网络损耗、孤岛、谐波、可靠性等各项问题与影响,分别展开探讨并提出了有针对性的解决措施,有助于供电部门、光伏企业积极采取技术措施和管理措施,确保配电网和光伏电源安全稳定运行.
关键词：分布式太阳能；光伏发电；电压分布；孤岛问题；谐波问题
中图分类号：TM615；TM712 文献标志码：A DOI：10.3969/j.issn.1674-9146.2016.12.057
目前,能源危机已经成为全球共识.太阳能作为一种分布广泛、无污染的清洁可再生能源,吸引了人们的视线,得到了广泛的应用,逐步成为了公认的理想替代能源.基于新能源开发利用的分布式太阳能光伏发电技术具有环保节能、高效灵活等优点,越来越受到重视,成为当今社会关注的焦点,发展潜力不可估量.目前分布式太阳能光伏发电在我国发展迅猛,逐渐成为集中式电力系统的重要补充.一方面,分布式太阳能对调整能源消费结构、清洁能源开发、提高能源利用效率起着至关重要的作用；另一方面,伴随着电力体制改革进程的加快以及电力客户对电能质量和可靠性要求的提高,电力行业正面临着前所未有的发展机遇与挑战.由于分布式太阳能接入到配电网中,会对配电网的运行方式、电压分布、网络损耗、谐波以及可靠性等一系列问题产生影响,因此笔者主要分析分布式太阳能的接入对配电网的影响以及应对措施.
1 分布式光伏发电概述
光伏发电受外界天气条件影响极大,发电功率会随着光照强度的变化而剧烈地变化,夏天的多云天气尤为明显,其功率在瞬间的输出变化率甚至能超过10%.现有主要的并网逆变器的控制方式基本上都是通过控制输出电流以跟踪并网点电压,达到并网的目的,其输出为纯有功功率,功率因数接近1,没有对电网功率因数调节的能力.由于光伏发电输出功率的快速波动性,当进行大容量并网时,必须通过旋转发电机的工作来进行功率调整的补偿.随着逆变器输出负载的变化,谐波也随之发生变化,当输出减小到额定输出的90%时,其输出电流谐波失真甚至会达到20%,这样就会对电网产生污染.并网逆变器的抗孤岛保护功能与负荷状况的相关性：随着并网容量不断加大,光伏并网系统中会有多种类型的并网逆变器（不同保护原理）接入同一并网点,导致互相干扰,同时在出现发电功率与负载基本平衡的状况时,抗孤岛检测的时间会明显增加,甚至可能出现检测失败.由以上光伏发电的特性可知,现有的光伏并网系统并不是“电网友好型”电源,它与传统火电、水电,乃至新兴的风电、生物质能都有很大的不同,当其接入电力系统时应就相关问题进行专门的研究[1].
2 分布式光伏电源接入配电网的影响
大规模光伏发电系统的接入,不可避免地对传统电网的规划设计、调度运行等多方面产生影响[2].研究和减少这些影响,为电网自身安全稳定运行,提出并制定光伏发电并网的相关技术要求,是一项非常有意义的工作[3].
2.1 光伏电源接入对配电网电压和频率的影响
光伏发电并网会改变原配电网络结构.配电网一般呈辐射状,电压沿馈线潮流方向逐渐降低.接入光伏电源后,馈线上的传输功率减少,使沿馈线各负荷节点处的电压被抬高,导致一些负荷节点电压偏移.抬高的电压值与接入光伏电源的位置及总容量相关.光伏发电受天气因素影响很大,具有随机性和间歇性,在午间阳光充足时将明显抬高接入点的电压；有云层飘过时发电系统出力可迅速降低70%,造成电压的波动和闪变,将直接影响电网电压和频率.
2.2 配电网故障对光伏电源的影响
当检测到电网侧发生短路时,光伏电站向电网输出的短路电流应不大于额定电流的1.5倍；如未达此要求,会导致逆变器烧损.
2.3 防止光伏电源孤岛运行
配电网孤岛运行是随时可能发生的.当发生电气故障、人为误操作或自然灾害而中断供电时,用户端的光伏电源会脱离电网而形成一个公共电网系统自给供电孤岛.因孤岛运行的局域微电网不能满足用电客户的技术标准,会对用户产生严重的后果：配电网不再能控制光伏电源状态,电压和频率会产生大波动,而对孤岛中的电力设备产生一定损害,同时影响配电网保护动作程序；并网系统在孤岛状态下单相供电,供需不平衡,会引起三相负载的欠相供电问题；电网恢复供电时,由于相位不同步导致的冲击电流可能损坏并网逆变器；可能导致电网维护人员认为已断电而接触孤岛供电线路,引起触电危险,造成人身伤害等.
2.4 防止光伏发电谐波
光伏电站谐波的产生主要由逆变器、变压器铁芯饱和非线性等因素导致.逆变器产生的谐波主要为高次谐波.谐波会导致电压、电流波形的畸变,而输入电网后谐波能够对用电设备产生多种形式的影响：对电子器件及控制器产生不利影响；使电缆、变压器、电抗器、电动机等温度升高,加速绝缘老化,降低输电容量或出力.
3 分布式光伏电源接入配电网时应采取的措施
3.1 严格掌控配电网电压和频率应采取的措施
1）容量较小的电网接入光伏发电比过大时,调峰和调频尤为关键,可采用小水电机组、小风电机组进行调峰和调频.
2）当大量光伏电源接入配电网时,调度应充分考虑具有足够的旋转机组容量来满足调峰和调频的要求.
3）在阳光充足时段发电功率最大,而用电负荷较小时,调度应该考虑减少旋转机组出力,或者对抽水蓄能电厂进行蓄水,以控制调整配电网电压和频率,保证电网的安全稳定运行.
4）在夜间时段光伏发电有功为0时,采取退出电网部分电容器组方式调整无功,解决配电网电压偏高的问题.
5）光伏发电企业向调度提供光伏实际运行在线数据,满足供电电网负荷预测和调控工作.
3.2 降低配电网故障对光伏电站影响的措施
1）加强配电网络建设,采用适当增加铺设电力电缆供电路径的方式,满足N-1供电可靠性要求；架空配电线路多采用绝缘导线,以降低配电网发生相间故障或接地故障的几率.
2）选择性能优良的配电网电气设备,全面筛查运用中的电气设备是否满足运行要求；核查配电网继电保护范围、性能、定值等是否满足现场实际运行要求,确保配电网处于安全可靠运行状态.
3）提高配电网运行维护管理精准化工作能力,每年都应对配电网运行中的光伏电源进行全面的技术监督、用电监察、配网检测、信息反馈等工作,杜绝配电单位发生人为错误指挥、错误操作、错误作业、错误接线、错误整定、错误调度及人身触电等事故.
4）积极防御外力对配电网的影响,调动全社会力量消除各类外力破坏因素,打造良好的配电网安全运行大环境,提高配电网供电可靠性.
5）及时修订配电网运行、维护的各类技术规程和管理制度,提高对“新型有源”配电网的认识,不断总结“新型有源”配电网运行经验,提升配电网安全稳定运行管理水平.
3.3 防止孤岛运行的技术管控措施
1）光伏电站必须具备快速监测孤岛的能力,其防孤岛保护应与电网侧线路保护相配合.
2）结合并网光伏发电企业设备装置现状和并网点配电网的接纳能力,确定防止发生孤岛运行的具体技术措施.
3）全面提升配电网技术管理能力,杜绝人为因素造成的孤岛运行.加强配电网抗拒自然灾害的能力建设,以及杜绝发生作业人员过失引发的配电网事故.
4）加强配电网对光伏电源的技术监测能力,严格掌控光伏发电并网资料审查、技术审核、工程质量验收、设备检验等关口.
3.4 抑制光伏发电谐波应采取的措施
1）加强对光伏谐波的治理工作,采取有力措施加强并网光伏电源的技术监督与管理,掌控配电网谐波污染源,凡超过国家、行业规定技术标准的设备不得并网使用.本着“谁干扰、谁污染,谁治理”的原则,在谐波源上采取控制措施.
2）采用多电平逆变器,增加换流装置的脉冲数,平滑其波形,减少谐波.可采用脉宽调制型逆变器抑制谐波,采用无源滤波或有源滤波装置削弱谐波.
4 结束语
随着分布式能源技术的不断提高,分布式能源系统具有能源综合利用效率高、污染少、能耗低等优点逐步显现,正逐步成为能源电力系统的重要补充,在国家的能源战略中占有重要的地位.无论是作为城市供电的补充,还是解决边远和农村地区的用电问题,分布式电源都具有巨大的潜在市场,其中分布式太阳能光伏发电已成为近中期分布式电源发展的重点.
当分布式太阳能接入电网时,将会对配电网的运行方式、电压分布、网络损耗、谐波以及可靠性等产生一定的影响,这就要求供电部门、光伏企业积极采取技术措施和管理措施,确保配电网和光伏电源安全稳定运行.
参考文献：
[1] 宫成,周国鹏.分布式电源技术相关问题的讨论[J].电气应用,2016(6):12-15.
[2] 支新,欧阳斌,陈翔雁,等.光伏并网发电对配电网电压分布影响分析[J].黑龙江科技信息,2016(13):143-144.
[3] 高运动,李博.光伏电站接入对电网电能质量的影响[J].安徽电力,2016(1):34-38.
（责任编辑 邸开宇）
太阳能论文参考资料：
上文结束语：本文是一篇关于分布式和太阳能和接入方面的相关大学硕士和太阳能本科毕业论文以及相关太阳能论文开题报告范文和职称论文写作参考文献资料。
