新能源光伏发电并网问题研究

赵玉杰+++高欣

【摘要】：随着时代的发展，当今世界范围内的能源供需矛盾日益凸显，新能源的发展逐渐成为世界各国着重研究的一项能源解决新措施。我国的人均资源占有量不足世界平均水平，发展新兴能源也是产业升级的必由之路。在新能源的发展过程中，光伏发电产业凭借着其可持续性、清洁性和高效的投入产出比赢得各方青睐。

【关键词】：新能源；光伏发电并网；研究

引言

我国的光伏发电市场开始向并网发电系统发展，在我国具备较大潜力，具备稳定性发展趋势。在未来，太阳能光伏发电为满足新的增长需要，应实现多战略发展，并将其引入到各个行业中去。

1、光伏发电并网简介

光伏发电是指通过半导体界面的“光生伏特效应”将光能转换为电能的一种发电技术。光伏发电系统的实现需要太阳能电池、控制器和逆变器的配合使用，将多个太阳能电池板（组件）按照不同的排列形式（進行串联、并联）组成太阳能电池方阵，在接收太阳能之后电压逐渐升高，达到系统输入的标准之后就会经过光伏组件将其转化成为直流电，经过直流配电箱汇流到逆变器，将直流电转换为交流电之后再经过交流箱提供给电网或者相关负载，如图1所示。

光伏发电系统并网方式主要有分布式和集中式。分布式是相对于集中式来说的，其容量相对较小，分布比较广泛，自身带有负载，例如居民太阳能发电；集中式就是指集中建立起容量较大的电站，可以直接向电网进行供电，自身并不具有负载。依据《分布式电源接入配电网设计规范》，对于单个并网点接入的电压等级应按照安全性、灵活性、经济性的原则，经过综合比选后确定，具体可参考表1。

2、光伏发电并网对配电网的影响

2.1对配电网电流保护的影响

光伏发电系统接入电网配电系统时通常采用10kV馈线做为载体。配电网出现异常情况时，故障电流的大小与分布与未接入光伏电源前的差异非常大，当光伏电源容量大到一定程度时会对配电网继电保护装置产生负面影响，在光伏电源容量比配电网系统容量大很多的情况下更加明显。光伏电源可以影响或改变故障电流的属性，对保护装置造成各种潜在风险。图1为光伏发电系统连接配电网的线路示意。

2.2对自动重合闸的影响

自动重合闸（AAR）是当线路异常无法工作时，继电保护系统做出动作使断路器跳闸后，在非常短的时间内使断路器重新合上的一种保护配置。供电系统线路故障有大有小，重合闸保护功能运用在线路发生短暂而轻微的故障导致跳闸后，可以快速恢复电路的供电运行的非全电缆线路中。根据IEEE1547标准要求，电网电源中断后，分布式电源必须断开与电网的联结。因此重合闸前的加速模式中，每次线路故障时都必须断开光伏发电系统，再次联结时完全恢复所需的工作量大且过程复杂。不然在重合闸运作时会使电弧重燃，导致重合闸动作失败的同时还会增加线路的损坏。因此，光伏发电并网系统出现故障跳闸后，必须等到故障点电弧完全熄灭后再进行重合闸动作。光伏发电并网系统与重合闸系统不能充分协调，在合闸间隔时间上存在不协调因素，需要调整重合闸的时间设定并且在光伏发电系统中安装低压解列装置。

2.3光伏发电与配电网保护系统的配合

10kV规格及以下的光伏发电系统的特点是，可以与本地负载相连后通过断路器直接与380V的配电网连接。当光伏发电系统与配电网的接点出现故障时，并网系统断路器的时间配合上会出现问题，主要表现在自动重合闸断开过程中，首先保证光伏发电系统与主电网有效断开，并不是所有的光伏发电系统都会影响线路保护与重合闸正常运作，对主电网产生影响的只是部分接入点有问题或光伏发电系统容量过大的个体，最典型的是因光伏发电系统容量过大所导致的问题。配电网的大部分的故障都是瞬间发生的，如果只要一发生故障就切断所有光伏发电系统，会降低光伏发电系统的效率。光伏发电系统长期的短间隔停启，也会损耗发电设备。因此，光伏发电系统保护与配电网保护之间的相互协调，可以达到降耗增效的目的。

3、解决策略

3.1建立健全光伏并网的相关标准以及规范

在正式进行并网之前，电网首先要对光伏并网发电系统相关的技术参数、基本控制性能和电网能够承受的扰动能力的相关标准进行充分的研究分析，制定出光伏并网的相关技术标准（主要包括接入电压等级、光伏发电的规模、无功配置以及电能质量等等），同时也要对大规模接入光伏发电系统所需要具备的条件等相关技术标准以及规范进行研究。通过相关标准和规范的制定，从制度层面来保证并网后不会对原有电网安全运行造成损害。

3.2电网运行控制

对于并网之前的配电系统来说，其调度以及监控等都是由电力机构统一进行管理的，原有的配电网结构属于无源的放射式，所以在开关操作方面、信息采集方面以及能源调度方面都相对比较简单。但是在光伏发电系统并入之后此过程就变得非常的复杂，要想有效控制电网的运行需要对光伏电站的发电情况进行远程监控，对于分布式光伏发电信息以及对象进行远程的监视，这样能够确保充分掌握并控制分布式电源的投入、退出以及功率的流动。

3.3合理开发利用光伏资源

近几年国家大力倡导发展光伏发电产业，积极推广“光伏扶贫”工程，走出一条产业扶贫、生态发展扶贫和清洁能源建设扶贫的新路子。光伏扶贫清洁环保、技术可靠、受益稳定，既发展了新能源，又实现了脱贫增收，为贫困地区脱贫攻坚培育了新产业，为壮大贫困村集体经济开辟了新路径，为解决贫困群众稳定脱贫提供了新手段。但是新能源项目的选址与电网发展的衔接不够，无序开发问题严重，电力公司要提前介入、提前规划，理顺光伏发电并网管理流程，深入贯彻国家光伏政策，实现政府、贫困户和电网发展共嬴，合理利用土地、厂房或仓库屋顶、水库、湖泊等现有条件开发太阳能资源，为光伏行业的发展铺路护航。

结语

光伏能源是高效与环保的电力资源，光伏发电并网模式在电力行业中得到不断发展深化，光伏发电并网技术将影响与改变传统电网模式中电流的属性。用现有继电保护系统与光伏发电系统有机结合，保证光伏发电的运作与发展。

【参考文献】：

[1]唐兰兰，罗永杰，叶君玲.光伏并网发电对电网的影响研究[J].广东电力，2015，28（6）：30～33.

[2]陈增禄，孟新新，王晓俊，王宁，田苗苗.孤岛检测的低频相位扰动新方法[J].电力系统自动化，2014，38（13）.endprint