光伏发电并网对电网运行的影响与对策

发表时间:2020/8/4   来源:《中国电业》2020年48卷7期   作者:刘志耀
[导读] 光伏发电系统中主要运行是依靠的太阳能,将太阳能转化成电能,通过逆变器的作用将其传送到电网中,最终实现电力能源的供应。
        摘要:光伏发电系统中主要运行是依靠的太阳能,将太阳能转化成电能,通过逆变器的作用将其传送到电网中,最终实现电力能源的供应。在光伏发电并网系统中形成的各种技术要素非常多,从结构上来看十分复杂,此项技术的关键点就是对太阳能实现转化,将电能中的一些消耗问题进行解决,将清洁型能源更多应用于企业和工程建设中,在此过程中光伏并网发电系统技术作用重大,因此加强系统的运行环境控制是必要的。
关键词:光伏发电;并网技术;对策分析
中图分类号:TM619           文献标识码:A
1光伏发电并网系统的优势
1.1再生能源,对环境污染小
        光伏发电技术不会耗用不可再生的能源,而是通过太阳能这一可再生能源进行发电,不会产对环境有害的气体,缓解了能源与环境问题,维护了社会的可持续发展。
1.2发电成本低,减少投资
        所发的电能为了能够节省蓄电池,将电能作为储能装置,而太阳能电池组件的价钱不断降低,使投资节省了约三分之一。与独立的太阳能光伏系统相比,光伏发电并网系统不仅降低了发电成本,还减少了蓄电池的二次污染。
1.3市场发展状况好
        并网发电技术在光伏市场中已经逐渐占据主导地位,从开始偏远地区的特殊用电逐渐从向城市的生活用电过渡。太阳能光伏并网发电在全球应用广泛,并且还在持续增长,其成为发达国家在光伏应用领域中竞争发展的重要一步,是世界太阳能光伏发电的主要发展趋势,发展前景十分可观。
1.4发挥好调峰效用
        就当前形势来看,世界太阳能光伏发电成为主要的发展趋势,市场较广,发展前景十分可观。
2关键技术分析
2.1并网逆变器控制技术
  并网逆变器控制技术在光伏并网发电系统中发挥着重要的作用和意义,其中中心控制采用的是 PID 控制方式,通过将电流实现控制,保证了电网以及光伏并网发电系统的统一电流,通过系统在并网发电过程中的控制,通过直接以及间接的控制方法,将中间连接中存在的缺陷实现了弥补。PID 控制技术保证了光伏发电系统的动态过程,根据电流中并网技术的引导,将电流进行不断的传输,同时还保证了电压的稳定性,对于光伏并网发点技术中最佳功率的形成有很大促进作用。   
2.2最大功率点跟踪技术
  最大功率点跟踪技术是将光伏并网发电系统所处的环境进行确定,根据气候中的温度、湿度以及光照等因素实现对并网的调节,并根据发电系统的自身曲线特征绘制相应的过程图,根据曲线图片中显示的变化,对并网发电项目中的功率点实现跟踪的目的。最大功率点跟踪技术是否能够高效率运行与光伏并网发电项目的运行效果有很大关系,在应用中主要采用下面两种方法。
    (1)扰动观察法,此种方法通过扰动状态前后光伏发电系统产生的变化进行显示,将最大功率点的位置确定处理,通过扰动中电压的控制,形成电压差,最终实现对发电的扰动,确定出跟踪功率的整体状态。
    (2)电导增量法,这种方法通过变化量以及瞬间电导数据之间的变化情况,将光伏列阵中的一些曲线变化情况确定出来,将峰值找出,确定是否此时段处于最大值,查看电导增量检查中需要确定一个特定的阈值 E,当最大功率处于 ±E 的范围内时,即可找出并网发电的最大功率点。
2.3并网发电功率预测
  并网发电功率预测,此项技术能够通过预测作用,在光伏并网发电系统运行中对可能遇到的各种干扰情况进行预测并采取相应的措施降低影响,光伏并网发电系统的整体水平通过此技术的应用能够有效得到维护。

在预测并网发电功率的过程中通过间接以及直接两种方式形成,将其中可能存在的影响因素找出来,提升系统之间的转化效率,对并网发电的功率全面实现预测功能,另外将功能预测中的各项数据严格处理,实现系统的功率预测功能全面开展。
3光伏发电并网技术现存问题
3.1电网运行效率
        鉴于光伏发电系统的自身特点,对其进行并网势必会对大电网运行效率产生一定影响。并网时,两种发电方式相互作用复杂度较高,而目前并未完全掌握作用方式和规律。如果光伏发电系统接入点属于大规模集中式并网,若光伏电站仍采取被动保护式解列则会导致有功出力大量较少,增加整个系统的恢复难度,甚至可能加剧故障,引起其他机组的解列,导致大规模停电。在这种情况下,低电压穿越能力就是必须的。随着并网光伏系统在电网中所占比重越来越大,穿透功率也要随之增大,其计算公式是:光伏电站峰值出力总之,并网光伏发电穿透功率的增加需要光伏逆变器必须具有低电压穿越能力,并网光伏发电穿透功率的增加给传统的并网技术标准带来挑战,需要重新研究制定。
3.2雷击灾害影响
        伏发电受环境因素影响较大,如果温度与光照发生变化,则会直接体现到最终所得的电能质量。如果遇到雷雨天气,室外光伏发电还易导致雷击灾害,因为云层表面负电荷与电网电线间产生感应,生成高电压。若闪电穿过此空间,会由于电磁作用产生感应电流,对光伏发电系统产生较大破坏,情况严重者甚至威胁整个输电网。在发生雷击灾害时,瞬时增加的电流还可能导致大面积停电,不仅影响居民正常生活,还会对企业造成重大经济损失。
4光伏发电并网问题解决对策
4.1 防雷系统安装
        对于室外光伏发电系统,为降低雷击灾害对其造成的影响,需在设计阶段做好防雷接地工作,安装必要防雷装置,及时将雷击电流引入地下,避免对电网造成损坏。一方面,设置外部避雷装置。总结以往经验,为光伏发电装置安装接闪器、引下线与接地装置。通过接闪器吸收雷击电流,再通过引下线与接地装置的连接及时将过大的雷击电流引入地下。另一方面,内部防雷保护。安装等电位系统、涌浪保护器等装置,避免电压超出系统承受能力,确保系统安全运行,提高防雷效果。无论选择哪种防雷系统,均需结合实际情况,科学分析和设计,尽量使一个避雷系统将整个光伏发电系统囊括在保护范围内,并节约成本。
4.2 配电系统规划
        光伏发电并网会对配电网产生一定影响,出现电压偏差、电压波动与闪变等情况,制约电网运行质量。为消除此类影响,在并网前必须对光伏发电配电系统进行合理规划,充分分析电压波动与谐波污染对大电网运行产生的影响,采取措施提高电能输出质量与并网技术水平。应根据实际需求分析电源优化配置方案,如电源容量与选址等,选择科学的控制方式、接入位置及并网技术。另外,配电网规划设计时还要重点分析光伏发电原理,确定影响因素,提高发电稳定性,确保实现发电量的准确观测。同时,还需对经济性及安全性等方面进行深入研究。
4.3调压方式优化
   配电网调压复杂程度高。为降低光伏发电并网对配电网造成的影响,需根据配网不同节点的特点及运行状态确定调压方法。一方面,应对光伏发电所处环境的光照情况和建筑规模进行分析;另一方面,应结合实际发展要求,合理规划设计光伏电源;最后,在维持原有配网结构状态前提下,对配电网电压进行调节。
结束语
        光伏发电建设周期短、环境适应性强,不需要水源、燃煤运输等原料保障,运行成本低,便于集中管理,受到空间的限制小,可以很容易地实现扩容。其发电量实现并入公共电网,在消除其不稳定等风险后,可提高电网运行效率,并保证公共电网稳定、安全运行,为国家经济建设持续发展提供能源保证。
参考文献
[1]马胜红;陆虎俞.太阳能光伏发电技术(1)——光伏发电与光伏发电系统[J].大众用电,2006(1):38-40.
[2]杨海柱;金新民.最大功率跟踪的光伏并网逆变器研究[J].北方交通大学学报,2004,28.2
[3]艾欣,韩晓男,孙英云.光伏发电并网及其相关技术发展现状与展望[J].现代电力,2013.2(30)
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