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光伏电站并网对配电网继电保护的影响探索

发表时间：2020/7/14 来源：《基层建设》2020年第6期作者：蒙惠敏莫楚瑞顾博文程晓其

[导读] 摘要：伴随我国电力及布网发展不断提速，光伏发电与并网技术作为现阶段我国优化电网布局及降低消耗的重要方式，其重要性不言而喻。

       桂林君泰福电气有限公司广西桂林 541000
       摘要：伴随我国电力及布网发展不断提速，光伏发电与并网技术作为现阶段我国优化电网布局及降低消耗的重要方式，其重要性不言而喻。通过近年来大多研究发现，光伏发电与并网技术的科学性与创新性对降低电能消耗、优化电量供应影响颇大。文章主要对光伏电站并网对配电网继电保护的影响展开分析。
       关键词：光伏电站并网；配电网；继电保护；影响
       太阳能是地球上能量的主要来源，具有高度的清洁性、安全性，在智能电网建设的过程中，通过光伏电站并网系统提高机电保护的安全性能，也可以促进智能电网的优化建设。
       1光伏发电概述
       光伏发电不是单一片面的简单流程，而是需要对其进行更为科学、合理的系统布局。光伏发电主要是指通过光电效应，将太阳能转变为电能的系统过程。在该转换过程中主要是通过光伏组件完成，其后通过逆变器进行整流逆变，最后介入其电网、负荷当中。其中，太阳能电池陈列在其作用发挥与功能体现方面较为明显，也是该系统的主要能源核心元件之一。高效的逆变器将光伏电池组件产生的直流电转换为符合电网及电气设备要求的交流电，MBBT的跟踪应用实现了综合转化效率的最大化。控制器主要负责对整体系统进行有效控制、调度等。蓄电池主要负责对电能进行及时存储，根据实际情况进行负载供电。
       2并网技术分析
       经过多年发展，并网技术主要有两种分类方法，一种是分为有逆流并网和无逆流并网技术，另一种分为集中并网和分布式并网技术。
       2.1有逆流并网光伏发电系统
       该并网系统主要以太阳能光伏发电系统为主要核心，其并网方式下，当其电能处于充裕情况下，可对其剩余电能进行有效利用，将其并入到公共电网当中，而当其太阳能出现供电不足时，可以实现电能向负载供电方式转变。
       2.2无逆流并网光伏发电系统
       该并网系统也是与上述系统不同之处在于其独立性，通常不会向其公共电网进行供电，而当其太阳能光伏系统出现供电含量不足的情况后，公共电网会及时对其负载进行供电。无逆流的光伏发电系统加装了防逆流装置，光伏系统发出来的电用户自己用不完，只能选择关掉一部分光伏发电装置，多余的电不能上传电网。但如果用户的光伏发电供应不足时，电网的电是可以随时补充进来的，所以，这种方案的光伏并网在计算安装多大功率时，是宁愿只安装总负载的80%左右的功率。此外，切换型并网发电系统及带储能型光伏发电系统是在上述两种并网类型基础上的创新性应用。
       2.3集中并网技术
       该并网技术是将所产生的电能直接被其电网进行利用，大电网在对其用户进行供电过程中主要以统一协同为主。其特点为单向电力交换。集中并网技术主要适用于相对大型光伏电站的并网活动，且离负荷点距离相对较远，通过分析该方式主要适用于容量相对较大的光伏电站并网采纳。考虑土地高效利用的因素，这类电站已大量应用于荒漠、山地、平原、水面等场景。
       2.4分散并网技术
       该该技术也称其为“分布式光伏发电并网技术”。该技术是指将所产生及传输的电能在用电负载上进行直接配置、规划，而对其不足及多余电量主要采用联通大电网形式进行有效调整。其特点为电力交换方式为双向模式。且较为适用于小规模、且小范围光伏发电系统。此类电站与电力用户结合紧密，多应用于工厂车间屋面，商业建筑外墙，互补农业、渔业、养殖业等，具有创新性强、灵活简单易于开发建设等特点。本文案例主要选择分散并网技术。

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       3光伏电站并网对配电网继电保护的影响
       （1）光伏发电站容量较小，组网到配电网中可能会造成继电保护的相关问题，在未来发展的过程中，只有对原来的拓扑结构、电网的电流大小以及流动的方向进行相关调控，才能减少对于继电保护的影响。（2）在光伏电站并网的过程中，要对继电保护装置进行优化配合，通过确保电网运行可靠性、安全性的原则，提高整个保护的效果。（3）目前在我国光伏电站计划的过程中，越来越重视有效接入政策的运用，提高整个系统设计的安全性与稳定性。（4）不同的并网方式，尤其是分布式光伏电站的并网方式，对于电网继电保护，具有不同影响路径，只有分析目前分布式光伏电站的发展优势，探讨优化配合的价值，才能够进行系统设计，优化对于继电保护的影响。
       4优化光伏电站并网对配电网继电保护影响的对策
       4.1利用半导体材料
       分布式光伏发电站主要是利用太阳能来进行发电，在建设方面具有广泛性，安全性和可靠性，它主要通过半导体材料来进行发光接触，对太阳能的能量进行电能方面的转化，这种发电原理主要是通过生伏特效应，来进行半导体光伏接触直接转化为电能，但是转化之后与常规的火力发电和水力发电相比，光伏发电方式也有显著的不足。
       首先，虽然光伏发电可以在更广泛的范围内对太阳能资源进行有效的利用，没有地域的限制，但是时间的制约对于光伏发电站的稳定性具有显著影响，在夜间太阳降落之后，全世界各地区都有一半的地区无法利用太阳能来进行发电，相对于火力发电和水力发电相比，这种时间上的阶段性显著影响太阳能利用的稳定性。其次，虽然太阳能是一种取之不尽、用之不竭的可再生资源，但是在实际运用的过程中，受到天气的影响非常显著，如果在雨雪天气、多云天气，太阳能的发电功效就会受到显著的影响，同时太阳能的发电还会受到环境的影响，如果环境当中的可污染物质过多，造成空气的能见度下降，也会影响太阳能发电的实际效果。再次，太阳能发电网站在建设的过程当中，虽然不消耗隔离原料，发电输电线路相对简单，但是采取这种就地发电的模式可能导致电能转化的效率降低，通过周期建设的方式，虽然可以显著提高电动转化的可操作性，但是相对于火力发电和水力发电相比仍然具有显著劣势。最后，在未来技术发展的过程当中，电力系统可以采用更加柔性化的接入方式分析电源特征，通过发电机的不同接入，如高变频逆变器，对于常规的配电网气垫网络进行有效保护，减少影响，提高运行的安全性与稳定性。
       4.2电压等级选择
       在分布式光伏发电站并网中，不同电机的选择会对整个运行造成显著的影响：（1）在分布式光伏发电站位于用户附近时，尤其是小于10km所发的电能就可以实现当地的利用，这种发电方式可以减少对于配电网继电保护装置的影响，在10kv以及10kv以下的电压接入时，通过电压控制系统可以显著提高容量，避免容量超过6mV。（2）在组网保护与分析的过程中，可以对发电站的等级阶级优化考虑设计，在8kv以及8kv以下的电网接入时，按照10kv的相关设计，可以显著提升继电保护效果。（3）在8-400kv之间可以选择380V进行相关的电压调节，超过400kv之后可以通过10kv电压进行有效控制。这样的组合化与分布式控制方式可以显著提高电网传输的效果，避免采用单一控制方式影响整个电网的运行条件。（4）同时在接入电网的过程中，还要通知电网条件，充分权衡经济效果，安全条件、技术条件、选择合适的电压等级，从而对网络运行结构进行调整，接入之后还要对接入的电压进行核实与审查，确保电压调节安全影响小。
       综上所述，光伏电站并网对于配电网继电保护具有显著的影响，但是在发展的过程中要分析问题进行有效保护，才能提高电网运行的可靠性与安全性。
       参考文献：
       [1]白凡，王宝华.光伏并网对低频振荡的影响与抑制[J].太阳能学报，2020，41（03）
       [2]颜伟林，钱慧.分布式光伏并网发电对苏州市区配电网的影响与对策[J].电工电气，2020（03）
       [3]赵冰冰，燕莎莎.分布式光伏电站的服务与运维管理[J].安徽电力，2020，37（01）