光伏并网对配电网的影响分析

王金山

（山西五环电力建设有限公司，山西 太原 030006）

0 引 言

中国新能源的发展速度极快，千万级的风电基地建设速度迅速，体现出了集中化、分布式的开发特点，同时其他形式的发电建设也在极快普及，光伏发电等产业可能会呈现爆发式成长。用户的电能使用正在不断改善与优化，太阳能发电技术正在逐步开展，光伏发电的普及率越来越高。同时，电网对智能化的要求越来越大，用户信息和电网信息需要通过光伏发电的手段进行处理。国家能源局于2017年2月正式发文，要进行分布式的能源改造，从政策导向上进一步确立了分布式能源和智能电网的地位与发展方向。智能电网是中国电网发展的内在需求。可以说，智能电网未来发展的趋势不会改变[1]。这些年来，很多高新技术不断发展，计算机、自动化等技术在电网中得到了广泛推广。同时，在传统电力技术的作用下，光伏电网的智能化管理水平越来越高，光伏电网依靠传感器、控制器等实现了自动控制与操作，同时可以进行智能化分析和调度，维护故障。此外，分布式并网技术的开发也为电力行业的电能来源提供了相关保障，而通信技术使得用户信息采集与管理越来越方便，可以使电网的使用更加方便。可见，这些创新技术使得光伏电网越来越成为传统电力行业的重要发展趋势。

1 光伏并网技术概述

1.1 光伏并网原理

光伏发电主要依靠光伏传感器等组件使得太阳能转化为电能进行电力供应，然后把电能输入到配电网进行并网发电。光伏发电系统一般包括光伏电池板、逆变器、蓄电池组等重要设备，如图1所示。发电过程中，光伏电池板把光能转换为电能，然后经过逆变变成交流电输出，使得其可以与配电网相适应。光伏发电站可以用分布式方式建立，使其可以有效调节现有的配电网，直接为用户进行电能供应，也能进行电能的存储。

图1 光伏并网结构

1.2 光伏并网的工作特性

光伏发电利用太阳光进行发电，因此容易受到周围环境的影响，如气候、温度、时间等。所以，在发电过程中，它具有以下几个特点。第一，光伏发电的效能波动较为严重。光伏发电系统所处的状态不同，就可能会使太阳的光照有效面积不同。晴天光照比较充足，但在阴天就没有足够的光照能够支持发电，使得发电效率波动性较大，无法获得持久的能源供应。第二，输出功率中无功功率较少而有功功率较多，很大一部分光伏发电系统利用逆变器的方式进行逆变输出，通过对输出电流的跟踪实现电压的并网。这个过程中，有功功率过大，无功功率较小，因此对电网的调节能力较差。第三，光伏发电的并网技术还没有完全走向成熟，在整个发展过程中监测能力较差，出现故障时无法有效对其进行解列，因此可能会造成较大规模的电网故障，从而造成较大损失[2]。

2 光伏并网对配电网的影响分析

2.1 对继电保护的影响

我国的配电网大部分是星型结构，如果将光伏发电系统直接进行并网，可能会使电网的拓扑结构变化，继电保护出现故障。光伏发电对继电保护的影响主要包括以下三大方面。第一，使得三段式过流保护不能有效判断故障电流，导致馈线动作困难，产生误动或者拒动的情况。第二，高压熔断器的保护会受到影响。高压熔断器只能对单个电源系统进行工作，在发生故障时，由于光伏并网系统较为复杂，无法对多个系统进行同时保护。第三，可能会造成孤岛效应。在进行光伏电站并网后，如果发生短路故障，就可能会使母线自动切断，使得其他负载受到牵连影响。

2.2 对电网通信管理的影响

智能电网是一个巨大的生态系统，每个部分对其中相关技术的发展都有极为重要的影响。比如，信息通讯技术、新能源等，对智能电网的电能运输与管理产生了极为重要的影响。光伏发电技术对电网的要求较高，在光伏发电系统并网后，可能会要求整个电网通信更加通畅，通信速度更快，以实现更加高效的管理。全球范围内的光伏研究并没有系统化，光伏发电系统需要各个方向专家的共同努力。同时，通过智能电网对其进行有效规划，使得其可以通过无线通讯进行控制。电网中的各个光伏模块可以进行独立工作，也能够实现集中控制，使得电力系统可以实现高效管控。因此，分布式的光伏发电并网系统协调性增强是将来的一个重要研究方向[3]。

2.3 对电能质量的影响

光伏发电系统并网后，可能会造成电流、电压发生畸变。因为光伏发电系统一般需要通过电力电子转换模块对其进行换流，但这样可能会引起高次谐波电流，带来谐波畸变，使得电网电压有一定损失。如果光伏发电系统的电容或者电感参数设置不当，就可能会使谐波更加严重，造成较为明显的畸变，从而严重影响电能质量。

3 光伏并网不利影响的解决方案

3.1 加强分布式光伏发电单元的建设

过去的电力系统主要采用发电机的功率调整来实现负荷的平衡运转，但在光伏并网中无法进行，因为分布式电源过多，它对于环境的因素变化非常敏感。如果系统无法做到它们之间相互平衡，就可能会导致严重的事故，引起电机烧毁或者大区域停电，给国民经济带来严重损失。因此，需要光伏系统供电设备具有一定的电能储存量。但是，如果电储存量较大，不仅在技术上有难度，也会使整个电网的运行效率降低。最好的方法是采用一些分布式储能元件存储电能，随时进行放出，解决供需之间的不平衡关系，实现资源的合理优化调配。要有效控制储能设备的充电时间和地点，结合不同储能设备的充电参数，使得电网的运行更加科学与有效。它可以根据储能设备的充电信息进行动态调整，从后台对供电提供建议，从而达到节约能源、降低损耗的目的。图2为分布式光伏发电单元实物图。

图2 分布式光伏发电单元

3.2 加强无功补偿

按照国家对电网的相关规定，要对光伏电站进行无功功率补偿。对于大型光伏电站，必须使用无功补偿使得其对电网的运行不会造成较为严重的影响。通过设定无功设备的容量参数，使得光伏发电站并网后可以与配电网迅速统一，有效实现电容和电抗等设备的协调性控制。同时，应该加大科研投入，使光伏发电中的无功调节方案能够更加优化，区域内电网电压更加稳定，进一步改善我国的电力系统配电质量。

4 结 论

在光伏并网的自动控制过程中，各种错误数据需要认真比对和分析，从而对其进行评估。因此，工程师应当具有一定的建模能力，提升控制效率，能够将相应工具在精确测量中应用，实现光伏发电的科学规划与合理布局。光伏发电的并网技术对电网的发展来说具有极为重要的意义，因此需要对其技术进行进一步优化。

参考文献：

[1] 李知奎.关于分布式光伏发电并网对配电网的影响分析[J].电子世界，2016，（14）：146.

[2] 于湛瑶.基于光伏发电并网对配电网保护的影响及对策[J].科技经济导刊，2016，（22）：74，65.

[3] 张乐坤，苏乃斌.光伏发电并网对配电网保护的影响及对策[J].中小企业管理与科技（下旬刊），2015，（6）：253.