光伏发电并网面临的问题分析

作者：许振超

来源：《科技资讯》 2014年第7期

许振超

(大唐山东清洁能源开发有限公司 山东青岛 266061)

摘 要:光伏发电是新型的发电形式,本文对光伏发电并网面临的问题进行了分析。分析了光伏发电系统的特性,研究了光伏系统并入大电网的特点,指出了光伏发电并网面临的主要问题。

关键词:光伏发电 并网 谐波 配电网规划

中图分类号:TM73 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2014)03(a)-0119-01

作为传统发电形式的有效补充,太阳能发电对保护环境具有深远的意义,当前发达国家都在全力出台政策支撑光伏发电系统的发展。与传统发电形式相比,光伏发电的优势在于,功率选择灵活,维护相对简单,拆卸方便,其作为分布式并网的电源在电力系统中得到了广泛的应用。随着光伏发电系统效率逐步提高,光伏发电系统的应用将会越来越广泛。对光伏发电系统进行有效而合理的并网是电力系统中需要解决的重大问题之一,因为光伏发电系统并网涉及到对电网整体的影响,电网需要对并网的光伏发电系统进行优化控制,这样才能提高光伏发电系统并网运行的稳定性,增强电能质量和整个电网运行的经济性。本文对光伏发电并网面临的问题进行了分析。

1 光伏系统及其并入电网的特点

1.1 光伏发电系统概况分析

光伏发电系统是在太阳光的作用下,电池两端产生了电动势,这样就能够将光能转化为相应的电能。通常光伏发电系统由以下几部分组成,即蓄电池,控制系统,逆变器、电池方阵和配电柜等。其中电池方阵和逆变器是光伏发电系统最为重要的两个器件。电池方阵是通过对电池组件的有效串联和并联组成的,使其输入端的电压能够满足系统电压的要求,通过光伏系统的相关组件将太阳能直接转换为直流的动力,然后再将其汇聚至逆变器中,这样就能够将直流的动力变换为电能。

1.2 光伏系统并网分析

对光伏发电系统进行并网所必须的条件是,要确保逆变器所输出的电流相位及频率与整个电网电压的相位及频率相同。光伏发电系统通常有两种并网形式:即分散式的光伏发电系统并网形式和集中式的光伏发电系统并网形式。

集中式的光伏发电系统并网形式:集中式的光伏发电系统并网形式的主要优点是能够直接将电能传送到大电网中,并可依据大电网的调度对电能进行传输和使用。集中式的光伏发电与大电网之间所进行的电能传输是单方向的,其是将逆变器的380 V交流电连接到升压之前的母线上,然后再进行升压入电网,整个系统的升压比为0.4/10.5 kV,这种光伏发电系统通常应用在大型的电站并网上,所并网的光伏系统距离负荷点较远。

2 光伏发电并网面临的主要问题

2.1 如何有效利用仿真手段对光伏发电系统并网进行研究

仿真手段是对电网进行研究的重要方法,由于光伏发电系统具有自身的特点,因此如何正确合理对光伏发电系统进行建模,利用仿真手段对光伏发电系统并网进行研究是光伏发电系统面临的重要问题之一。传统的电力系统分析方法无法有效研究光伏发电系统并入大电网后对整个大电网的影响,更难以完成光伏发电系统的运行控制、规划任务,因此应根据光伏发电系统的特点,开发良好的仿真软件,这样才能够有效实现对光伏系统稳态和暂态的分析,研究光伏发电系统对大电网进行作用的机理及各种复杂扰动行为,这些都有助于研究光伏发电系统并网电网后的控制及光伏发电系统本身的规划问题。

2.2 光伏系统对整个电力系统影响的问题

在一般情况下,光伏发电系统都是通过微电网并入大电网中的,微电网通常存在着多种运行的状态,当光伏发电系统是以分散的状态进行并网运行时,其功率是可以实现双向流动的,这时如果大电网出现了故障,则通过相关装置的动作和解列即可实现有效控制,确保大电网与微网实现了孤网运行,各种独立地进行供电,这时利用光伏发电系统即可实现对重要负荷的供电。当大电网的故障完成了消除后,通过相关的并网控制即可实现大电网对微网的有效容纳和并入,使得微网从新进入并网状态。与传统的发电系统相比较,光伏发电系统的特性有很大差别,单个光伏发电系统并入电网的功率较小,但由于光伏发电系统的接入点较多,因此当光伏发电系统大量接入电网后,其与整个电网之间的相互作用将是非常复杂的,将对整个电力系统的运行特性都产生非常大的影响,这是普通电力系统所不具备的。对光伏发电系统并入对整个电力系统的影响及整个电网运行机理进行分析,有助于有效控制光伏发电系统并入电网的时间,容量,使光伏发电系统取得最佳的经济效益。

2.3 配电网规划所面临的新问题

由于光伏发电系统接入配电网后,整个配电网的角色都会发生变化,即其将由原来的单一电能分配角色转变为电能收集角色,整个配电网将成为电能传输、分配和收集于一体的新型配电电能交换系统。光伏发电系统并网能够严重影响配电网的电能质量,如带来严重的电压闪变,谐波及污染等问题,这就对配电网规划提出了新的要求。因此,如何对光伏发电系统接入配电网后整个配电网进行合理的规划与设计将是能够提高光伏发电系统能量利用效率,增强整个配电系统可靠性和经济性。反之,如果不能对整个光伏发电系统进行有效而合理的利用,则还有可能对整个配电系统造成严重的影响,导致光伏系统的建设和使用问题更加突出,严重影响所接入配电网的母线电压、电流和电网潮流,对整个配电网的供电可靠性造成严重影响,因此光伏发电系统并网对配电网规划带来了新的挑战。

2.4 光伏发电系统并网带来的整个电网的控制问题

由于光伏发电系统具有不稳定性,其将使所接入的整个配电网短期的负荷预测不准确,这就导致传统的电网运行及计划难度的增加,致使配电网难以进行断面交换功率的控制。在光伏发电系统接入配电网后,配电网中电源点的数量多,但由于这种电源点的分布分散,使得电源难以进行协调控制,常规的电压及无功补偿方法都将难以适用。这就增加了配电网安全备用、频率稳定及网络调峰方便的影响,加大了电网控制的难度。因此,当光伏发电系统大规模地接入配电网后,将大大削弱常规电源对整个配电网的控制能力,为整个配电网的安全稳定带来巨大的隐患和新的安全问题。

3 结语

光伏发电系统与传统发电相比具有非常鲜明的特点,其给电网的优化控制、安全稳定运行带来了许多新问题,且本身还缺乏有效的实验手段,无法完成对光伏发电系统的并入配电网机理的

有效认识。因此,应从含光伏发电系统配电网规划入手,对光伏发电并网所面临的问题进行合理的分析和研究,健全相关的技术标准,确保光伏发电系统安全稳定发电,有效发挥可再生能源的资源优势,实现光伏发电系统与大电网的协调运行发展。

参考文献

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