并网光伏发电系统对电网影响的研究王远

并网光伏发电系统对电网影响的研究王远

王远

（中国能源建设集团山西省电力勘测设计院有限公司山西太原030001）

摘要：光伏并网发电系统就是太阳能直接转变成为直流电并经过电网逆变器，转变为能达到使用要求的交流电之后并入总电网，所以光伏并网发电系统又称太阳能并网发电系统。光伏并网发电是一种可再生的能源，可以替代石油、天然气及煤矿等不可再生资源，因此，光伏并网发电以成为城市电网供电系统中不可或缺的部分。本文针对光伏并网发电对电网的影响进行了分析。

关键词：并网；光伏发电；影响

1引言

随着社会的发展和科技的进步，人们对能源的需求量也在逐步提高，而目前的面临的窘境就是能源的匮乏。因此对新能源的依赖性也在逐步增强。而太阳能就是目前备受欢迎的新能源之一。太阳能之所以如此受欢迎，就是因太阳能的取不竭、用不尽、无污染等优点。而且目前利用光伏发电已成为能源开发利用中的首选。而光伏发电作为一种新型技术，在很多方面都未能被人理解，而电网是用来输送电能的重要一环，对发电系统来说尤为重要。为了让并网光伏发电更好地为人们供电，研究光伏发电对电网的影响就显得尤为重要。

2光伏并网发电系统的类型、原理与特点

2.1光伏并网发电系统的类型

光伏并网发电系统按照系统的规模和击中程度，可分为分布式光伏并网发电系统和集中式光伏发电系统：分布式光伏并网发电系统也称之为户用型光伏并网发电系统，其主要特征是与用户建筑物结合形成屋顶式光伏系统，将太阳能电池放置于建筑物顶部，将白天不用的电量通过逆变器售给电力公司，当需要用电时在向电力公司购回。而集中式光伏并网发电系统是一种光伏发电站系统，即在光照资源充足的地区集中建立光伏并网电站系统，集中发电并直接汇入电网；这种类型的光伏并网发电系统受到地域限制，不能够最大限度地利用太阳能。另外，按照并网逆变器的拓扑结构类型，可将光伏并网发电系统分为3种类型：单级式并网系统、两级式并网系统和3级式并网系统；这3种类型分别以一个功率变换环节，DC/AC逆变环节和3个或3个以上功率变换环节为特点。

2.2光伏并网发电系统的特点

2.2.1随机波动性

由于发电系统所处的环境温度、天气条件以及太阳能光照强度等因素的影响，使得光伏发电具有明显的随机波动性，随着光照条件、强度以及天气的变化，光伏发电系统的输出功率呈随机波动的特点。

2.2.2纯有功功率性

目前将光伏发电的输出电并网至电网的主要方法是逆变器，其控制方式是输入电压源，输出电流源，即电压源电流控制方式；这种方式通过控制输出电流跟踪网点电压进行并网。输出功率因数近1，几乎为纯有功功率输出。

2.2.3孤岛保护负荷相关性

孤岛效应可以通过抗孤岛设备监测出来，目前的发电现状，光伏发电容量在电网中比重较小，监测准确度较高，但随着光伏并网发电系统的发展，光伏发电容量也在逐步提高，这就使得孤岛效应监测的时间增长，有可能和失败而导致电网故障。

同时，由于分布式光伏并网发电系统和集中式光伏并网发电系统类型的不同，其有着各自独特性：对于分布式光伏并网发电系统，其接入电网一般为低压配电网（0.4kV），由于其户用式分布，所以还可以与风能发电等新能源一起形成微网并接入电网；而对于集中式光伏并网发电系统，由于其发电站式集中分布，所以可以更容易的进行电压和无功调节，因而更容易接入电网，接入电网以高压（10kV）为主，但也是由于集中分布于远离城市的光照充足的区域，使得输电距离更远，容易形成干扰，并使得电路老化和损耗，二次设备成本较高。

3光伏并网发电系统对电网的影响

3.1对继电保护的影响

在光伏电网发电系统运行时，由于处在电能传输的最末端，所以相应的电压等级就较低，加之目前大多为放射型的配电网络，所以其使用中很少会产生转移电流，这一特点使得在电网中早已大量存在的多数继电器不具备方向敏感性。随着现代科技的发展，大量分布式发电系统被大量投入使用，使配电线路上的潮流具有了双向流动的显示可操性。就当前电力系统发展而言，不会因为新增了分布式发电系统而大幅度改动现有的继电保护体系，若其不能与原有的继电保护协调配合以及形成相互适应的关系，就会导致当其他并联分支出现故障时，安装有光伏并网发电系统分支上的继电器出现误动现象。而这种误动，会进一步造成该无故障分支失去主电源。除上述影响外，当光伏并电网发电系统中的功率注入电网时，会导致原来的继电器保护区逐渐变小，对继电保护装置的正常运行造成一定的影响。

3.2对供电可靠性的影响

光伏并网发电系统在运行时，会影响电力系统尤其是处在网络最末端的配电系统，对其运行的可靠性造成一定的阻碍。例如，当光伏并网系统所处的交流电停电，同时遇到日光照射强度较低的情况，造成最需要电能的输送却不能有效满足需求的结果。除上述情况外，安装地点及与电网的连接方式和配置容量等也严重影响着光伏发电系统的运用可靠性。

3.3对配电系统实时监控、控制和调节的影响

对比主网，配电网的开关操作以及能源调度和信息采集等相对简单，由供电部门统一管理，统一执行对其的监控和调度。光伏并网电力系统接入后，将大大加重了这一过程的复杂性。为了实现高效的监视、控制和调度，既要增加监控和调度所需的信息，又要以光伏并网发电系统的并网规程为基础重新划分监控和调度的管理职责及责任部门等。

3.4对电能计量方面的影响

光伏发电并网前，单一方向为电网中电能的基本流向。光伏发电并网后，个别配电网区域内的潮流流向出现了双向的情况。这导致原有的电能计量模式无法满足新时期的电能计量需求，需要针对其运行方式将单项计量模式改为双向计量模式，以适应电能计量的需要。除此之外，基于光伏并网发电系统的发电成本较高的现状，在其运用的过程中，也要考虑到计量系统中合理地反映电价差别等方面，这也是对电网发展的影响。

3.5对电网运行经济性的影响

作为常规能源的补充，光伏发电运用了太阳能这种取之不尽的清洁能源，从近期或远期的应用来看，其对环境的保护和对能源战略的实施都具有很重大的现实意义，对对电网的运行影响体现在下几方面：从环境保护来看，因为光伏发电运用的是太阳能，具有季节性的特点，不会威胁到人类的生存环境，还可为人类的节约大量的环保开销。从太阳能使用的广泛性和方便性来看，阳光无处不在，运用方便，可以解决诸如通信、信号电源等需求的特殊需要，应用领域十分广泛，也会产生巨大的经济效益。

3.6其他方面的影响

在光伏并网发电系统的运行过程中，当电网发生故障时，光伏并网发电系统可能会解列运行。当再次接入电网时，在同期过程中，应考虑其对电网产生的冲击作用，应当通过一定的控制策略和手段，来尽量减少对电网的冲击。此外，光伏并网发电系统最大发电效率的孤岛系统，其检测技术、跟踪技术等也会对该类系统运行的稳定性造成一定的影响，进而对电网的静态及动态安全特性产生影响，不利于两者的结合运用。

结语

综上所述，新时期的电力系统发展中，光伏并网发电系统对电网的影响涉及到用电的方方面面，诸如对继电保护的影响、对配电系统的实时监控、控制和调节的影响等等，在未来的电力发展中占有重要的位置。基于此，我们应对其对电网的积极影响积极应用，进而改善其不利方面的影响，为我国的电力发展和人民生产生活水平的提高打下坚实的基础。

参考文献：

[1]陈炜，艾欣，吴涛，等.光伏并网发电系统对电网的影响研究综述[J].电力自动化设备，2013，33（2）.

[2]董瑞钧.光伏并网发电系统对电网的影响研究综述[J].科学与财富，2014（11）：74-74