张耀龙
上海来有信信息技术有限公司 上海 200051
摘要：光伏电站并网运行能够充分减少配网的电能消耗，促使终端电压得到充分优化，另外减少能源成本，促使能源结构充分调节，但是在落实过程中也会产生一些问题。对此本文介绍了光伏发电发展现状，分析了光伏发电项目接入对电网的影响及问题，并提出几点应对策略。
关键词：光伏发电；电网影响；应对策略
前言：现阶段，在社会发展过程中能源重要性早已显现出来，不断推动科技进步以及保证社会、经济稳定发展，而当前能源日益紧缺，所以需要积极强化新能源研究工作。太阳能具有环保清洁、用之不竭以及其他特点，完全满足绿色发展理念，所以其在新能源行业的发展潜力巨大。然而因为光伏并网技术发展缓慢，给并网工作带来一定难度[1]。
1 光伏发电发展现状
在以往由于光伏发电技术不够先进，我国光伏领域仍然需要借助国外技术来利用。美国在2011年对华展开光伏“双反”案，使得我国企业承担的反倾销税率和反补贴税率均有所增加。促使光伏企业认识到需要不断提高自身创新水平，才可以在激烈市场竞争中获得良好竞争地位，需要积极强化光伏发电技术研发工作，积极开展创新驱动，才可以保证光伏产业稳定发展。
现阶段，光伏领域发展快速，根据国家水利电力部和统计局统计数据显示，国家电网企业截至2020年12月的光伏并网容量达到2.53亿kW以上，2020年发电量2605.75亿千瓦时。在2012年10月之后，如果光伏项目符合单个并网装机容量在6MW以内、接入电网电压在10kV以内、在用户周边、电能可以就地利用以及其他条件，则按照国家电网企业分布式光伏并网有关规定，可以免费接入此类项目，同时对多余电量进行全额收购[2]。
宿州闼闼光伏电站自发自用3.2256MW项目，是由浙江联盛新能源有限公司投资建设的光伏电站项目，总投资额约11,613,648元，该项目位于宿州闼闼木业厂区屋顶，旨在通过建设屋顶光伏电站为宿州闼闼木业厂区提供更便宜的清洁能源。
2 光伏发电项目接入对电网的影响及问题
2.1配电网规划影响
促使电力负荷难度不断增加，使得配电网规划工作不确定性增加，在一定程度上造成设备利用率减少，对配电网规划适应性具有更为严格要求。
2.2电网运行影响
（1）功率因素。单个并网容量占变压器容量比例大，需要考虑发电后，需解决功率因素不达标的风险。
（2）电网电压。把宿州闼闼光伏电站自发自用3.2256MW项目接入电网系统之后，使得线路的电压损耗降低，进而使得电网节点电压增加。
（3）电能质量。在光伏电池处于输出状态时，逆变器借助最大功率点对有功功率输出，同时借助大功率因数为电网提供供电服务。直流侧电容确定、逆变器开关频率、电容取值以及并网控制方案等因素均会对光伏并网谐波产生影响。在电网处于断电状态情况下，光伏发电体与附近负载可能会形成供电孤岛，进而对孤岛区域供电频率以及供电电压稳定性产生影响，对电能质量造成严重影响。
（4）继电保护。对于光伏电站的上游保护来讲，会形成逆流现象，在上游以及下游故障均达到整定值之后，继电保护会立刻动作，使其选择性丧失。在光伏电站与保护上游连接过程中，保护下游出现故障，而光伏电站增助作用较为突出，会增加保护机制灵敏度，在增助效果达到一定数值时，以电流速断角度分析，保护会向相邻下级线路升入，使得保护选择性丧失。在光伏电站与保护下游连接时，电站下游出现故障，降低了流过保护机制的短路电流，光伏电站分流作用较为突出，在分流值达到一定规定范围时，会降低保护机制灵敏度，以限时电流速度角度分析，其无法对全面进行保护[3]。
（5）电网调频调峰。光伏电站出力的波动性、随机性以及间歇性较为突出，控制难度较大，进而增加调频与调峰难度。
（6）电网暂态稳定性。对同等容量同步机组展开对比处理，宿州闼闼光伏电站自发自用3.2256MW项目与电网连接之后，电网功率频率系数较小，并且负荷波动使得频率发生较大波动性，最终导致频率失稳问题频发。
（7）调度自动化以及监控。馈线分段的开关柜拒动，使得馈线自动化中相关开关配合遭受破坏。宿州闼闼光伏电站自发自用3.2256MW项目与馈线末端连接，多以发生故障后没有与电网脱离，持续输出电流，对接入点周边分段开关由于失压问题而造成的分闸产生影响，进而造成故障点无法展开有效识别，同时无法进行有效隔离。使得重合器出现误动问题，宿州闼闼光伏电站自发自用3.2256MW项目与馈线末端连接，出现故障之后形成反向故障电流，若是电流较大则会造成重合器出现误动现象[4]。
在宿州闼闼光伏电站自发自用3.2256MW项目与母线连接过程中，其在配电网故障以及主电源方面产生的影响会出现叠加问题，对于传统配网自动化问题检测、定位和隔离方法选择性可以得到充分满足。在宿州闼闼光伏电站自发自用3.2256MW项目与馈线连接时，基于电源容量比较大同时在发生故障之后广发电源难以及时脱离电网条件下，会导致传统配网自动化故障检测以及定位等缺乏良好适应性，尤其在短路容量小系统方面，影响程度更为严重。见下图。
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图1 宿州闼闼光伏电站自发自用3.2256MW项目
2.3电网运营影响
对于公用电网而言，其主要作用就是向用户输送电源，所以公用电网规划以及电源规划属于互相连接关系，在长期潮流分布方面具有良好适应性，保证供电可靠性的同时也能够保证供电经济性，充分提高设备利用率。宿州闼闼光伏电站自发自用3.2256MW项目接入之后，会影响电网的潮流分布情况，进而导致一些设备负载降低，影响利用率[5]。
3 光伏发电项目接入电网的对策研究
3.1接入原则
宿州闼闼光伏电站自发自用3.2256MW项目中，屋顶光伏体系主要是由不同光伏子系统组成，所有光伏子系统通常是与邻近配电室连接，以原则角度来讲，会选择400V、10kV两种方式接入电网，借助1回400V、10kV线路与就近配电网连接，宿州闼闼光伏电站自发自用3.2256MW项目的可以选择T接方式或是专线接入方案。
3.2光伏发电项目配电规划策略
（1）合理设计光伏发电布点，以已有电网为前提宿州闼闼光伏电站自发自用3.2256MW项目电源规划工作。应该结合自身资源分布现状以及国家能源政策对光伏电源位置、容量以及类型等进行确定。之后根据光伏电源与实际电网连接情况，以技术角度规划光伏电源最优位置与容量[6]。
（2）当前电力市场中，光伏设备呈现多样化发展趋势，开展规划工作时，需要对相关光伏电源经济性以及电气特性进行充分考虑，并分析光伏项目接入之后技术性与经济性。
（3）开展宿州闼闼光伏电站自发自用3.2256MW项目配电网的扩展规划工作。按照系统负荷实际增长情况，在系统容量达到规定数值时，应该在保证相关约束条件得到充分满足，应该充分考虑经济成本，制定符合负荷增长需求的最优增容计划，主要涵盖将合理容量光伏电站安装到适当位置、变电站扩容与增容、新建线路以及电网升级等部分。
（4）宿州闼闼光伏电站自发自用3.2256MW项目建设过程中，结合对负荷需求以及发电容量实际预测情况，基于现有网络对系统展开可信性分析工作，如果系统与实际要求不符，那么下一步应该对扩展计划边际成本和光伏发电最优经济性展开对比，如果光伏发电的经济性更加突出，则开展下一步筛选工作。
（5）开展可行性分析活动时，应该以成本预测、国家政策以及其他角度进行分析，主要涵盖数量限制与类型限制等，需要对负荷管理、使用寿命以及其他因素进行充分考虑。另外，光伏电站定容、选址以及其他方面符合规划要求，同时还需要对并网问题以及系统保护方面的影响展开充分考虑。
（6）借助调整与优化配电网，减少系统负荷。光伏电源侧进行储能装置设计，对光伏电能进行有效储存，有效提高光伏电源利用效率。借助电价激励以及其他方式，向电源出力较大时段转移可调负荷。促使馈线容量限制得到充分缓解，可以对馈线投资进行有效延迟，并且能够减少电压降落项目，降低线路以及线损等方面成本。
3.3宿州闼闼光伏电站自发自用3.2256MW项目配网运行策略
（1）无功补偿措施。①项目在设计时在现有并网柜内增加一组无功采样CT（其极性、相位、变比需同所接入的工厂母线无功补偿控制器采样CT一致），将采样数据与所接入母线无功补偿控制器相连，从而解决功率因数不达标的风险。见下图。
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图2 项目在设计时在现有并网柜内增加一组无功采样CT
②对于光伏发电站所安装逆变器，需要保证在超前0.95—滞后0.95范围功率因数可调需求得到充分满足。对于10—35kV电压等级并网发电站，基于超前0.98—滞后0.98范围内，功率因数能够连续可调。③若是发电站和110kV电压展开并网处理，其所配置容性无功功率可以对发电站满发情况下主变压器感性、汇集线路等1/2感性无功和进行补偿，其感性无功容量可以对容性充电的无功功率和发电站传输线路1/2充电无功功率和进行有效补偿。④光伏电站与10kV等级以上电网连接之后，无功补偿设备可以集中设置在升压转变低压侧。若是光伏电站与400V电压电网连接，则可以将无功补偿设备集中设置于汇集点。⑤可以对宿州闼闼光伏电站自发自用3.2256MW项目接入电网进行无功电压研究工作，对无功设备容量范围与设备类型进行确定[7]。
（2）继电保护的设置原则。①宿州闼闼光伏电站自发自用3.2256MW项目，以400V等级与配电网连接，电量不上网。选择逆变器原短路保护机制，不增设线路保护装置。若是光伏电站中逆变器没有逆向功率保护，则要想避免出现电力倒送问题，将逆功率保护设备安装在并网点前。②若是光伏电站剩余电量上网以及规模较小，则选择10kV等级与开关站连接。电站传输线路的两侧应该设置纵联电流差动、基地故障等保护装置。对于连接于并网点的同等级保护设备，应该借助调整控制保证带方向功能要求得到充分满足，若是光伏电站需要升压上送电力，那么上级线路保护设备同样应该借助调整控制字促使带方向功能得到充分满足。若是涉及电网线路的保护装置没有带方向功能设置，那么应该采用相应设备进行更换。③若是光伏电站集中输送电力、规模较大，借助35kV及以上可与电网直接进行连接。根据电源传输线路情况为光伏电站设置保护设备。比如，110kV处等级，应该将电流传动、接地故障以及其他保护装置设置在传输线路两侧，若是短线路长度在8km以内，那么应该将光纤电流的差动保护装置设置在其两侧。
3.4电源管理
（1）电源投资的规模比较大，同时回收期长，设备价格、贴现率、负荷增长率以及其他不确定因素均会对其造成影响，宿州闼闼光伏电站自发自用3.2256MW项目给当地电力市场的改革工作带来一些影响因素。应该构建有效风险评估以及经济评估机制，降低项目投资风险，进而充分获得良好经济效益。
（2）宿州闼闼光伏电站自发自用3.2256MW项目接入配电网过程中，主要遵循安装即忘记原则，促使其接入容量受到一定影响。主动管理即是针对该方式错提升的管理理念，对配电网的经济与技术造成较大影响，应该积极以该理念为基础开展光伏电站定容、定址规划工作。
结语：
综上所述，宿州闼闼光伏电站自发自用3.2256MW项目接入电网之后会对电能质量以及功率因素等方面产生影响，对此本文通过无功补偿措施、继电保护的合理设置等技术措施，促使这些影响因素得到有效处理，充分提高光伏电站并网质量与稳定性。
参考文献：
[1]肖燕平. 分布式光伏发电对配电网电压的影响及电压越限的解决方法[J]. 电力系统装备, 2019(14):45-46.
[2]孙富荣. 并网光伏发电系统对电网影响的研究[J]. 山东工业技术, 2019(02):203-203.
[3]安剑波. 分布式光伏发电大规模接入对地区电网线损产生的影响研究[J]. 电力系统装备, 2018(08):52-53.
[4]拜鹏. 分布式光伏发电对配电网电压的影响及电压越限的解决方法[J]. 中国战略新兴产业, 2019(40):200.
[5]宋双静, 王密芳. 分布式光伏发电对配电网电压的影响及电压越限的解决方案[J]. 百科论坛电子杂志, 2019(01):457-457.
[6]李杰,杨冯顺. 分布式光伏接入对农村配电网的影响分析以及相关管理措施[J]. 电力设备管理, 2020, 49(10):143-146.
[7]傅旭, 李想, 王笑飞. 新能源发电接入对电网短路电流的影响研究[J]. 分布式能源, 2018, 3(01): 58-63.
简介：张耀龙；1988.05，男，汉族，安徽省六安人，池州学院，本科学历，电子信息科学与技术专业，从事光伏新能源领域，工作九年，参与多个光伏电站的开发、建设、设计工作。