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光伏并网发电系统对电网的影响研究综述王仁华

发表时间：2020/5/9 来源：《电力设备》2020年第2期作者：王仁华

[导读] 摘要:在新能源时代的光伏发电配套系统和光伏应用中,由新型太阳能光伏发电阵列、逆变器和光电控制器件等组成的新型太阳能光伏综合发电配套系统由于初期无需投资的,无环境污染等三大优点,已经发展成为现在比较常用的光伏发电配套系统。

        (镇江三新供电服务有限公司句容分公司边城供电所江苏镇江 212400)
        摘要:在新能源时代的光伏发电配套系统和光伏应用中,由新型太阳能光伏发电阵列、逆变器和光电控制器件等组成的新型太阳能光伏综合发电配套系统由于初期无需投资的,无环境污染等三大优点,已经发展成为现在比较常用的光伏发电配套系统。但是,由于一些行业政策和管理技术的一定局限性,使光伏电站并网在实际运用运行过程的途中易于接受当地气象、容量、地理和发电时间等因素影响,致使光伏发电量逐渐大大减少,同时行业面临的一些问题对光伏电网也因此产生了较大的直接影响。
        关键词：光伏并网太阳能电网影响
        随着人类社会和国民经济的不断进步发展,能源危机和波及全球的能源环境污染问题已经严重的直接影响了整个社会的安全可持续发展,为了有效维护整个社会经济发展的安全可持续性,太阳能作为清洁可再生利用能源,成为了目前替代传统再生能源的重要的可替代再生能源,而且还具有可持续,环保和高节能,低廉等巨大市场优势。光伏并网发电也已经成为当前我国城市热力电网光伏供电管理系统不可或缺的的电能替代。
        1.光伏并网发电系统的分类和特点
        1.1分类
        根据系统的广泛集中应用程度以及还有应用规模,光伏并网发电网络系统可以分为两种:中式光伏网络发电并网系统和分布式光伏并网发电系统:前者主要属于光伏发电站系统,该种光伏系统通常主要应用在剩余光照充足的光伏区域,需要大量采用集中式是创建光伏电站并网储能电站系统的一种方式,然后将电站产生的光伏电能集中全部汇入到光伏电网中,由于该种中式光伏并网发电系统对剩余光照光伏资源的利用要求非常高,受光伏场地环境条件等的限制,并且对光伏太阳能的综合利用率相对较低。后者和多个用户住宅建筑物相连或结合,形成分散的住宅屋顶式光伏电池发电配套系统,即每个用户在住宅屋顶顶部放置一个太阳能光伏电池,通过光伏逆变器把白天多余的光伏电能再销售出去给其他电力企业,当用户需要额外用电时再从其他电力企业手中进行电能回购。
        1.2特点
        第一,具有随机性和波动性的特点。太阳光能是典型的清洁利用能源,非常容易直接受到自然环境、天气和太阳光照度等条件的因素影响。所以,光伏并网发电系统温度波动变化需要较为随机,能够随着当地气象条件的不断变化自动进行实时变化。
        第二,当前光伏电站并网电源逆变器主要由直流电压源向和电流方向控制,即直流电压源方向是电流输入侧,电流源电压控制方则是电流输出方。需要同时利用并线输出稳压电流控制对并线各网点的输出电压并网进行电流控制,从而可以达到电压并网之管理目的。同时,光伏风力发电空调系统电源谐波的是否产生与光伏逆变器功率有较大程度关系。
        第三,抗光伏孤岛监测设备需要能够针对光伏电站发电的光源电压、频率情况进行实时监测。当光伏市电信号消失后,光伏系统发电电压与谐波频率将迅速出现衰减。但是,若光伏并网发电系统容量不断扩大增加,其通过多个逆变器同时接入同一并发的网点,将可能发生相互电源干扰的异常状况,并可能出现光伏发电系统负载与并网功率互相影响平衡的异常情况,抗静电孤岛检测设备的正常检测时间将随之不断增加,甚至可能出现设备检测工作失败的异常现象。
        2.光伏并网发电系统对电网的影响
        3.1光伏并网发电系统对光伏电能传输质量的直接影响
        谐波、电压与谐波频率,都已经属于当前影响公用电能系统质量的主要影响因素。光伏并网发电系统对并网电能供应质量的直接影响,通过上述几种主要因素而直接产生。
        光伏并网发电电力系统主要具有光伏电力系统的一般故障性质,即容易出现产生光电谐波放大问题。以往在系统中所广泛使用的电源逆变器中就为此一例,其正常运行过程需要大量利用电子元件的工作支撑,因此由其产生的电谐波通常不可避免,长此以往,会极大的话会影响整个电网工作环境,造成电网谐波线路污染。这对于保障电网的正常运行以及提高电能利用质量的有效保证十分不利。解决超低谐波电源污染排放问题,是不断提高该技术系统实际应用技术效果的重要关键。

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采用在交流逆变器中直接加入电源谐波直接抑制驱动电路的这种方法,实现对其中各主要电子元件所驱动产生的电源谐波的直接自动抑制,能够有效达到大幅降低电源谐波使用量,减少电源谐波环境污染的主要目的。除此之外,在各种供电检测设备上,也同样可以同时实现对供电谐波产生问题的实时处理。
        3.2对继电保护的影响
        在光伏水力电网综合发电系统实际运行时,由于系统处在光伏电能直接传输的最底层末端,所以对其相应的交流电压敏感等级就较低,加之目前大多数作为一种放射型的光伏配电传输网络,所以其实际使用中很少可能会直接产生任何转移式的电流,这一主要特点也就使得在光伏电网中早已大量应用存在的多数光伏继电器不需要具备移动方向性的敏感性。随着我国现代科技的不断发展,大量分布式风力发电监控系统被大量开发投入使用,使得输配电系统线路上的供电潮流信号具有了双向不断流动的直观显示性和可操性。就当前我国电力系统技术发展而言,不会因为以前新增了分布式并联发电分支系统而大或小幅度需要改动以前现有的电力继电保护协调体系,若其不能与以前原有的电力继电保护协调系统配合以及与其形成相互协调适应的保护关系,就可能会直接导致以后当其他电力并联发电分支系统出现严重故障时,安装在所有光伏并网发电系统某一分支上的光伏继电器可能出现电压误动断电现象。而这种电机误动,会进一步可能造成本应该无故障的的分支系统失去一个主要的电源。除上述不良影响外,当使用光伏并网式电网以及发电管理系统过程中的超大功率电源注入光伏电网时,会直接导致原来的光伏继电器区和保护区逐渐由大变小,对光伏继电保护区等装置的正常工作运行也会造成一定的不良影响。
        3.3对供电可靠性的影响
        光伏并网发电电力系统在正常运行时,会直接影响其他电力系统尤其特别是对于处在电力网络最底层末端的光伏配电电力系统,对其正常运行的安全可靠性也会造成一定的物理阻碍。例如,当光伏电站并网发电系统所连接处的光伏交流电出现停电,同时也会遇到由于日光灯的照射使其强度相对较低的特殊情况,造成最初只需要进行电能的快速输送却不能有效满足电能需求的一种结果。除存在上述情况外,安装位置地点及与光伏电网的管线连接设置方式和实际配置电网容

量等也严重直接影响着光伏综合发电配套系统的实际运用率和可靠性。
        3.4对于输配电监控系统能否实时进行监控、控制和功能调节的重要影响
        对比主要线网,配电网的能源开关控制操作以及电网能源远程调度和供电信息采集等相对简单,由国家供电主管部门统一组织管理,统一组织执行对其的远程监控和能源调度。光伏电站并网配套电力系统建成接入后,将大大程度加重了这一发电过程的管理复杂性。为了真正实现高效的过程监视、控制和管理调度,既要重新增加负责监控和控制调度所有必需的相关信息,又要以光伏并网发电系统的光伏并网管理规程要求为依据基础重新明确划分负责监控和控制调度的相关管理部门职责及其他责任构成部门等。
        4.总结
        光伏并网发电系统,具有传统发电系统中所不具备的两大优势,即可以采用光伏太阳能发电作为主要光伏发电核心能源,实现新一代能源并网发电。但该供电系统的投入运用,同样仍然存在一定的环境问题,主要原因体现为对我国电网各功能方面的不良环境影<br>响。可以这样说,光伏并网发电系统随着应用覆盖范围的不断扩大,还仍然面临着一定的技术阻碍,解决上述疑难问题,是推动电力光伏领域未来健康发展的一大关键。
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