摘要:作为清洁能源的一个重要发展方向,光伏发电技术近年来取得了持续快速发展,光伏并网已经成为太阳能资源的主要利用形式。积极发展光伏发电并网技术,是我国应对环境压力,推动绿色、可持续经济发展模式的重要切入点。
关键词:光伏发电并网;电网运行;影响;对策
1关于光伏发电并网技术
1.1光伏并网逆变技术
并网逆变器是实现光伏并网的重要组成部分,主要作用是将光伏电池产生的直流电能转化为交流电能,并实现与电网电压的同相同频,从而实现与电网电能的交互。目前光伏发电系统中常用的逆变器包括集中式逆变器、组串式逆变器和微型逆变器三类,不同类型逆变器技术特点不同,适用于不同的光伏发电系统。
1.2光伏并网监控技术
为了保证光伏发电可靠、高效的并网运行,电站监控系统是其中的关键环节。目前大型电站大多配有监控系统,除了具备常规的数据采集和保护功能外,往往还能够对光伏系统进行能量管理,针对不同的应用场合,对光伏发电功率进行控制,提高系统运行安全可靠性和经济效益,有些还具有远程控制和云数据功能。
1.3反孤岛保护技术
在光伏并网发电系统中,为了避免电网故障情况下光伏发电系统与本地负荷功率匹配,形成一定时间内的孤岛系统,对电网中的人和用电设备造成威胁的状况发生,光伏并网系统一般需要配备反孤岛保护功能。孤岛检测技术分为远程法、被动法和主动法三大类。
1.4光伏直流并网技术
并网光伏电站正在向大型化、集群化方向发展,国内外一批百万千瓦级光伏发电基地相继涌现,然而边远电网比较薄弱,接入交流电网的集、直流升压和直流接入电网的成本更低、效率更高,大型光伏发电基地和高压直流技术的结合是必然发展趋势。
2光伏发电并网对电网的影响
光伏发电系统有集中式并网和分散式并网方式,集中式并网就是指将光伏发电所产生的电能直接输送到电网,供电网调度使用,这种并网方式主要适应于大型光伏电站并网,如大面积的公路光伏发电装置就是运用这种方式并网;分散式并网是指所发出的电能不直接供往电网,产生的电能存在某一负载中,电网需要的时候再调度使用,通常用于城区内、特别是于建筑结合的光伏系统,比如装置于屋顶上的光伏发电装置。再者光伏发电主要是利用太阳光进行发电,因而受天气影响较大,发电量存在不稳定性。光伏发电系统并网形式的不同和发电量的不稳定造成光伏发电装置所发的电量并入电网后电网中电源点数的增加,并且这些点数的分布和数量没有任何规律可循,所以对电源的控制和电网的运行都增加了一定的难度。
对电网运行统一性产生一定影响。由于光伏发电系统与传统发电行业发电形式不一样且发电所采用的能源不一样,所以发电停电的时间不能统一。在传统发电行业进行发电时光伏发电可能因为天气原因没有进行发电,也可能在传统发电行业因为某种原因停电时光伏发电正在发电,因而两者不具备统一性。如果在传统行业停电时而光伏发电系统正在发电供向电网,那么就会产生“孤岛效应”影响,即成为孤立电源对周围电网进行供电,一旦电网来电会产生较大的冲击电流,对电力设备设施造成损害和给可能正在维修电网的维修人员造成身体伤害或者生命伤害。
对电网成本运营的影响。光伏发电装置接收太阳能产生电能后由逆变器接入国家电网,电网系统必须增加容纳电量的容器和转换电能的容器以便接纳使用光伏电能,从这一方面说,光伏发电增加了电网的设备耗能,加大了电网的经济运行性。另外光伏发电系统并网也加大了电网的工作量,需要投入大量的技术人员去操作并网,这也增加了电网的运行成本。
对电压和电能质量的影响。
在光伏发电装置产生的电能没接入电网前,电网的电流形式单一且电流平稳易于掌控。而当光伏发电装置产生的电能接入电网后使得电网的电流形式多样化,并且光伏发电装置产生的电能本身会受天气等的影响造成发电量不稳定,这种影响会延续到并入电网后,对电网的电流产生影响,导致电网的电流不稳定且变得不易掌控。大型光伏发电系统发电量高、对电网影响大,然而如果大型光伏发电系统受天气影响势必会造成电压的波动。另外,由于光伏发电系统所发出的电为直流电,在经逆变器转变进入电网时肯定会产生谐波,对电网造成影响。
对运行调度的影响。当前光伏发电技术还不成熟,自动化功能还不完善,且光伏发电装置的发电功率直接受天气变化影响,所产生的电能是不可预测的,所以光伏发电装置所产生的电能的可调度性也是不可控制的。在原有的调度下,电网相关数据的变化可能导致电网的可用电量减少,从而导致电网对电量的控制度及调动难度加大。因此当在电力系统中光伏发电装置所产生的电能较多时,电网应采取积极的措施应对电量调度问题。
对电网后期发展的影响。随着光伏发电的发展越来越成熟,建设面积越来越大,其负载及反送功率也会呈现一定的变化,进而使得原有的电网难以满足需求,需根据实际情况重新进行规划,重新审视调度电网的运行方式,这在一定程度上增加了电网的资金投入,增加了相关人员的日常工作量,加大了运营成本。
3光伏发电并网对电网运行影响的改进策略
3.1提高电网的控制
针对电网在运行过程中控制不佳这种情况,供电相关单位可以运用光伏发电功率预测技术来对光伏电源并入电网之后的输出功率进行检测,使得光伏电源以及其他电源可以在自动化的情况下实现输出功率以及电压的监管,从而实现供电调度的合理性。为实现供电调度分配的合理性,供电站要做到以下几点。
(1)因为光伏电源受到辐射度、光照等的影响还是比较大的。所以针对这一情况,相关技术人员要对光伏电源接入电网之后所在区域的光照强度、辐射度、云层量进行调查,再利用相关技术构建光伏发电功率的模型。通过相关自然条件与光伏发电功率相结合,找到存在的规律,从而为后期的实际运用提供相关数据的支持。
(2)通过相关的数据来找到安装光伏电源的最佳位置,减少外来因素对于光伏电源的影响,提高光伏电源在应用过程中的稳定性。
(3)需要进行电能的储备。对于电源发电的过程中,肯定会出现电能不稳的情况,所以在这种情况之下,需要运用储备好的电能进行补给,从而实现电能的稳定运行,提高电网的运行效率。
3.2提高电能质量
供电单位要想提高电能的质量,必须要提高电能的监管工作。相关人员可以在并网之前,对每一个光伏电源的接入点都进行电能质量的综合性管理。通过对接入点都进行电能质量的综合性管理实现电能质量的检测。在检测的过程中,如果发现谐波或者是电压波动,相关的技术人员可以迅速采取措施,从而加强对电能质量的控制。
3.3改善孤岛效应
改善孤岛效应的方法可以通过检修手段对孤岛效应进行检测。当电网在断电之后,可以使用被动式检测法对逆变器的相关参数进行检测,从而找到存在的问题,如果在输出功率以及负载功率之间有较大的差距,那么就存在孤岛效应。相关人员也可以采取主动式检测或者是主动式与被动式检测相结合的手段,找到其存在的问题。解决孤岛效应需要相关人员对常见的问题进行反复的研究,找到其问题存在的共性,从而可以有效预防问题的产生,减少孤岛效应的发生。
结束语:
太阳能发电是传统发电的有益补充,鉴于太阳能发电对环保与经济发展有重要意义,各个国家都在全力推动太阳能发电工作,光伏发电装置因为对环境要求低、易于操作、便于维护、发电量高等优点,被广泛应用,从长远来看可能在我国电力发展中占据主导地位。
参考文献:
[1]李少华. 新能源发展对电网运行的影响及应对思考[J].南方农机,2019,50(02).
[2]蔡晓晨. 光伏发电系统并网对衡水电网电压与网损影响研究[D].华北电力大学,2018.