分布式太陽(yáng)能接入對(duì)電網(wǎng)的影響

1、分布式太陽(yáng)能接入對(duì)電網(wǎng)的影響目前，能源危機(jī)已經(jīng)成為全球共識(shí)。太陽(yáng)能作為一種分布廣泛、無(wú)污染的清潔可再生能源，吸引了人們的視線(xiàn)，得到了廣泛的應(yīng)用，逐步成為了公認(rèn)的理想替代能源?；谛履茉撮_(kāi)發(fā)利用的分布式太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)具有環(huán)保節(jié)能、高效靈活等優(yōu)點(diǎn)，越來(lái)越受到重視，成為當(dāng)今社會(huì)關(guān)注的焦點(diǎn)，發(fā)展?jié)摿Σ豢晒懒俊Ｄ壳胺植际教?yáng)能光伏發(fā)電在我國(guó)發(fā)展迅猛，逐漸成為集中式電力系統(tǒng)的重要補(bǔ)充。一方面，分布式太陽(yáng)能對(duì)調(diào)整能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)、清潔能源開(kāi)發(fā)、提高能源利用效率起著至關(guān)重要的作用；另一方面，伴隨著電力體制改革進(jìn)程的加快以及電力客戶(hù)對(duì)電能質(zhì)量和可靠性要求的提高，電力行業(yè)正面臨著前所未有的發(fā)展機(jī)遇與挑戰(zhàn)。由于分布

2、式太陽(yáng)能接入到配電網(wǎng)中，會(huì)對(duì)配電網(wǎng)的運(yùn)行方式、電壓分布、網(wǎng)絡(luò)損耗、諧波以及可靠性等一系列問(wèn)題產(chǎn)生影響，因此筆者主要分析分布式太陽(yáng)能的接入對(duì)配電網(wǎng)的影響以及應(yīng)對(duì)措施。1 分布式光伏發(fā)電概述光伏發(fā)電受外界天氣條件影響極大，發(fā)電功率會(huì)隨著光照強(qiáng)度的變化而劇烈地變化，夏天的多云天氣尤為明顯，其功率在瞬間的輸出變化率甚至能超過(guò)10%?，F(xiàn)有主要的并網(wǎng)逆變器的控制方式基本上都是通過(guò)控制輸出電流以跟蹤并網(wǎng)點(diǎn)電壓，達(dá)到并網(wǎng)的目的，其輸出為純有功功率，功率因數(shù)接近1，沒(méi)有對(duì)電網(wǎng)功率因數(shù)調(diào)節(jié)的能力。由于光伏發(fā)電輸出功率的快速波動(dòng)性，當(dāng)進(jìn)行大容量并網(wǎng)時(shí)，必須通過(guò)旋轉(zhuǎn)發(fā)電機(jī)的工作來(lái)進(jìn)行功率調(diào)整的補(bǔ)償。隨著逆變器輸出負(fù)載

3、的變化，諧波也隨之發(fā)生變化，當(dāng)輸出減小到額定輸出的90%時(shí)，其輸出電流諧波失真甚至?xí)_(dá)到20%，這樣就會(huì)對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生污染。并網(wǎng)逆變器的抗孤島保護(hù)功能與負(fù)荷狀況的相關(guān)性：隨著并網(wǎng)容量不斷加大，光伏并網(wǎng)系統(tǒng)中會(huì)有多種類(lèi)型的并網(wǎng)逆變器（不同保護(hù)原理）接入同一并網(wǎng)點(diǎn)，導(dǎo)致互相干擾，同時(shí)在出現(xiàn)發(fā)電功率與負(fù)載基本平衡的狀況時(shí)，抗孤島檢測(cè)的時(shí)間會(huì)明顯增加，甚至可能出現(xiàn)檢測(cè)失敗。由以上光伏發(fā)電的特性可知，現(xiàn)有的光伏并網(wǎng)系統(tǒng)并不是電網(wǎng)友好型;電源，它與傳統(tǒng)火電、水電，乃至新興的風(fēng)電、生物質(zhì)能都有很大的不同，當(dāng)其接入電力系統(tǒng)時(shí)應(yīng)就相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行專(zhuān)門(mén)的研究【1】。2 分布式光伏電源接入配電網(wǎng)的影響大規(guī)模光伏發(fā)電系統(tǒng)的接

4、入，不可避免地對(duì)傳統(tǒng)電網(wǎng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)、調(diào)度運(yùn)行等多方面產(chǎn)生影響【2】。研究和減少這些影響，為電網(wǎng)自身安全穩(wěn)定運(yùn)行，提出并制定光伏發(fā)電并網(wǎng)的相關(guān)技術(shù)要求，是一項(xiàng)非常有意義的工作【3】。2.1 光伏電源接入對(duì)配電網(wǎng)電壓和頻率的影響光伏發(fā)電并網(wǎng)會(huì)改變?cè)潆娋W(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。配電網(wǎng)一般呈輻射狀，電壓沿饋線(xiàn)潮流方向逐漸降低。接入光伏電源后，饋線(xiàn)上的傳輸功率減少，使沿饋線(xiàn)各負(fù)荷節(jié)點(diǎn)處的電壓被抬高，導(dǎo)致一些負(fù)荷節(jié)點(diǎn)電壓偏移。抬高的電壓值與接入光伏電源的位置及總?cè)萘肯嚓P(guān)。光伏發(fā)電受天氣因素影響很大，具有隨機(jī)性和間歇性，在午間陽(yáng)光充足時(shí)將明顯抬高接入點(diǎn)的電壓；有云層飄過(guò)時(shí)發(fā)電系統(tǒng)出力可迅速降低70%，造成電壓的波動(dòng)和閃變

5、，將直接影響電網(wǎng)電壓和頻率。2.2 配電網(wǎng)故障對(duì)光伏電源的影響當(dāng)檢測(cè)到電網(wǎng)側(cè)發(fā)生短路時(shí)，光伏電站向電網(wǎng)輸出的短路電流應(yīng)不大于額定電流的1.5倍；如未達(dá)此要求，會(huì)導(dǎo)致逆變器燒損。2.3 防止光伏電源孤島運(yùn)行配電網(wǎng)孤島運(yùn)行是隨時(shí)可能發(fā)生的。當(dāng)發(fā)生電氣故障、人為誤操作或自然災(zāi)害而中斷供電時(shí)，用戶(hù)端的光伏電源會(huì)脫離電網(wǎng)而形成一個(gè)公共電網(wǎng)系統(tǒng)自給供電孤島。因孤島運(yùn)行的局域微電網(wǎng)不能滿(mǎn)足用電客戶(hù)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，會(huì)對(duì)用戶(hù)產(chǎn)生嚴(yán)重的后果：配電網(wǎng)不再能控制光伏電源狀態(tài)，電壓和頻率會(huì)產(chǎn)生大波動(dòng)，而對(duì)孤島中的電力設(shè)備產(chǎn)生一定損害，同時(shí)影響配電網(wǎng)保護(hù)動(dòng)作程序；并網(wǎng)系統(tǒng)在孤島狀態(tài)下單相供電，供需不平衡，會(huì)引起三相負(fù)載的欠相

6、供電問(wèn)題；電網(wǎng)恢復(fù)供電時(shí)，由于相位不同步導(dǎo)致的沖擊電流可能損壞并網(wǎng)逆變器；可能導(dǎo)致電網(wǎng)維護(hù)人員認(rèn)為已斷電而接觸孤島供電線(xiàn)路，引起觸電危險(xiǎn)，造成人身傷害等。2.4 防止光伏發(fā)電諧波光伏電站諧波的產(chǎn)生主要由逆變器、變壓器鐵芯飽和非線(xiàn)性等因素導(dǎo)致。逆變器產(chǎn)生的諧波主要為高次諧波。諧波會(huì)導(dǎo)致電壓、電流波形的畸變，而輸入電網(wǎng)后諧波能夠?qū)τ秒娫O(shè)備產(chǎn)生多種形式的影響：對(duì)電子器件及控制器產(chǎn)生不利影響；使電纜、變壓器、電抗器、電動(dòng)機(jī)等溫度升高，加速絕緣老化，降低輸電容量或出力。3 分布式光伏電源接入配電網(wǎng)時(shí)應(yīng)采取的措施3.1 嚴(yán)格掌控配電網(wǎng)電壓和頻率應(yīng)采取的措施1）容量較小的電網(wǎng)接入光伏發(fā)電比過(guò)大時(shí)，調(diào)峰和調(diào)頻

7、尤為關(guān)鍵，可采用小水電機(jī)組、小風(fēng)電機(jī)組進(jìn)行調(diào)峰和調(diào)頻。2）當(dāng)大量光伏電源接入配電網(wǎng)時(shí)，調(diào)度應(yīng)充分考慮具有足夠的旋轉(zhuǎn)機(jī)組容量來(lái)滿(mǎn)足調(diào)峰和調(diào)頻的要求。3）在陽(yáng)光充足時(shí)段發(fā)電功率最大，而用電負(fù)荷較小時(shí)，調(diào)度應(yīng)該考慮減少旋轉(zhuǎn)機(jī)組出力，或者對(duì)抽水蓄能電廠進(jìn)行蓄水，以控制調(diào)整配電網(wǎng)電壓和頻率，保證電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。4）在夜間時(shí)段光伏發(fā)電有功為0時(shí)，采取退出電網(wǎng)部分電容器組方式調(diào)整無(wú)功，解決配電網(wǎng)電壓偏高的問(wèn)題。5）光伏發(fā)電企業(yè)向調(diào)度提供光伏實(shí)際運(yùn)行在線(xiàn)數(shù)據(jù)，滿(mǎn)足供電電網(wǎng)負(fù)荷預(yù)測(cè)和調(diào)控工作。3.2 降低配電網(wǎng)故障對(duì)光伏電站影響的措施1）加強(qiáng)配電網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，采用適當(dāng)增加鋪設(shè)電力電纜供電路徑的方式，滿(mǎn)足N-1供

8、電可靠性要求；架空配電線(xiàn)路多采用絕緣導(dǎo)線(xiàn)，以降低配電網(wǎng)發(fā)生相間故障或接地故障的幾率。2）選擇性能優(yōu)良的配電網(wǎng)電氣設(shè)備，全面篩查運(yùn)用中的電氣設(shè)備是否滿(mǎn)足運(yùn)行要求；核查配電網(wǎng)繼電保護(hù)范圍、性能、定值等是否滿(mǎn)足現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際運(yùn)行要求，確保配電網(wǎng)處于安全可靠運(yùn)行狀態(tài)。3）提高配電網(wǎng)運(yùn)行維護(hù)管理精準(zhǔn)化工作能力，每年都應(yīng)對(duì)配電網(wǎng)運(yùn)行中的光伏電源進(jìn)行全面的技術(shù)監(jiān)督、用電監(jiān)察、配網(wǎng)檢測(cè)、信息反饋等工作，杜絕配電單位發(fā)生人為錯(cuò)誤指揮、錯(cuò)誤操作、錯(cuò)誤作業(yè)、錯(cuò)誤接線(xiàn)、錯(cuò)誤整定、錯(cuò)誤調(diào)度及人身觸電等事故。4）積極防御外力對(duì)配電網(wǎng)的影響，調(diào)動(dòng)全社會(huì)力量消除各類(lèi)外力破壞因素，打造良好的配電網(wǎng)安全運(yùn)行大環(huán)境，提高配電網(wǎng)供電可靠性

9、。5）及時(shí)修訂配電網(wǎng)運(yùn)行、維護(hù)的各類(lèi)技術(shù)規(guī)程和管理制度，提高對(duì)新型有源;配電網(wǎng)的認(rèn)識(shí)，不斷總結(jié)新型有源;配電網(wǎng)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，提升配電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行管理水平。3.3 防止孤島運(yùn)行的技術(shù)管控措施1）光伏電站必須具備快速監(jiān)測(cè)孤島的能力，其防孤島保護(hù)應(yīng)與電網(wǎng)側(cè)線(xiàn)路保護(hù)相配合。2）結(jié)合并網(wǎng)光伏發(fā)電企業(yè)設(shè)備裝置現(xiàn)狀和并網(wǎng)點(diǎn)配電網(wǎng)的接納能力，確定防止發(fā)生孤島運(yùn)行的具體技術(shù)措施。3）全面提升配電網(wǎng)技術(shù)管理能力，杜絕人為因素造成的孤島運(yùn)行。加強(qiáng)配電網(wǎng)抗拒自然災(zāi)害的能力建設(shè)，以及杜絕發(fā)生作業(yè)人員過(guò)失引發(fā)的配電網(wǎng)事故。4）加強(qiáng)配電網(wǎng)對(duì)光伏電源的技術(shù)監(jiān)測(cè)能力，嚴(yán)格掌控光伏發(fā)電并網(wǎng)資料審查、技術(shù)審核、工程質(zhì)量驗(yàn)收、設(shè)備檢驗(yàn)

10、等關(guān)口。3.4 抑制光伏發(fā)電諧波應(yīng)采取的措施1）加強(qiáng)對(duì)光伏諧波的治理工作，采取有力措施加強(qiáng)并網(wǎng)光伏電源的技術(shù)監(jiān)督與管理，掌控配電網(wǎng)諧波污染源，凡超過(guò)國(guó)家、行業(yè)規(guī)定技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備不得并網(wǎng)使用。本著誰(shuí)干擾、誰(shuí)污染，誰(shuí)治理;的原則，在諧波源上采取控制措施。2）采用多電平逆變器，增加換流裝置的脈沖數(shù)，平滑其波形，減少諧波?？刹捎妹}寬調(diào)制型逆變器抑制諧波，采用無(wú)源濾波或有源濾波裝置削弱諧波。4 結(jié)束語(yǔ)隨著分布式能源技術(shù)的不斷提高，分布式能源系統(tǒng)具有能源綜合利用效率高、污染少、能耗低等優(yōu)點(diǎn)逐步顯現(xiàn)，正逐步成為能源電力系統(tǒng)的重要補(bǔ)充，在國(guó)家的能源戰(zhàn)略中占有重要的地位。無(wú)論是作為城市供電的補(bǔ)充，還是解決邊遠(yuǎn)和農(nóng)村地區(qū)的用電問(wèn)題，分布式電源都具有巨大的潛在市場(chǎng)，其中分布式太陽(yáng)能光伏發(fā)電已成為近中期分布式電源發(fā)展的重點(diǎn)。當(dāng)分布式太陽(yáng)能接入電網(wǎng)時(shí)，將會(huì)對(duì)配電網(wǎng)的運(yùn)行方式、電壓分布、網(wǎng)絡(luò)損耗、諧波以及可靠性等