并网光伏电站特性及对电网影响的研究

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【摘 要】 随着我国经济的发展和电气化程度的逐步提高，电力供应在国民产业和生活中的作用越来越大。光伏发电作为一种可再生能源发电模式正逐步受到越来越广泛的重视。本文对光伏发电的并网特性和其对传统电网的主要影响进行了简要分析，希望能够为并网光伏电站的研究提供一定的借鉴。

【关键词】 光伏电站 特性 并网 影响 研究

随着能源危机的逐渐增强，人们开始积极寻求可循环能源的有效利用途径，目前世界各国已经对光伏发电产生了足够的重视，并且展开了积极的研究。随着光伏发电机装机容量的增加，将光伏发电站并入传统输电网络作为辅助发电模式不但能够节省大量的能源资源消耗，而且方便对其进行集中管理，因此成为未来光伏发电站的主要发展趋势。但是由于光伏发电具有较强的间歇性和随机性，其功率输出相对不稳定。就我国现在的状况来看，光伏发电的并网对原有电网造成的影响难以估测，因此其过程并不顺利。了解并网光伏电站的运行特性，并且掌控其对整个电网的影响状况就成为了光伏电站并网的首要难题和重要的研究方向。

1 并网光伏电站系统

1.1 并网光伏电站的结构

并网光伏发电站实际上是分布式发电模式的一种，可以作为市电的辅助供电途径。将光伏发电站并入传统网络后就可以完全省略掉庞大昂贵的蓄电池组，直接将太阳能能转化的电能输送进电力网络。除却光伏发电原有的太阳能板阵列、基本构件之外，并网光伏电站最关键组成部分是并网逆变器，主要承担电网信息监测、输出电流控制、最大功率点跟踪、抗孤岛等功能。

1.2 并网光伏电站的特性

（1）光伏发电受太阳光照和气候变化的影响较大，负荷变化相对其他发电方式要大，对电网的平稳运行也会产生一定的冲击。例如，光伏发电的主要工作过程在白天进行，当出现特殊雨雪天气时，光伏电站的输出功率也会极低。通常来讲，夏天的电能输出相对较多，但是功率输出也较为不稳定。（2）光伏电站并网时需要其他电源的支撑，不仅需要其提供一定的电荷来启动光伏发电，而且在天气情况较为多变时还需要对光伏发电站进行一定的功率补偿。（3）光伏发电站不能通过起停机完成容量的调节，因此需要一直处于旋转备用状态。这就导致了旋转备用设备的体积也更为庞大，而且随着光伏电站规模和容量的增加，旋转设备也需要相应的增加。（4）想要大规模开展光能发电，往往需要将太阳辐射能收集设备放置在我国的西北、华北等沙漠戈壁地区。这些地区地广人稀，既能够收集到足够的能量，同时对电能消耗也较少，但是需要较长的传输线路将其并入传统电网。

2 并网光伏电站对电网的影响研究

由于光伏发电容易受到气候和环境的影响，因此光伏发电过程的稳定性和自我调节能力较差，并网后对于整个电网的会产生一定的影响。

2.1 对系统潮流与电压的影响

首先，光伏发电站并网时会对系统潮流产生一定的影响，根据数据统计显示，并网后各馈线节点电压都会有一定的提升。传统电网采用辐射状的传输模式，因此电压会随着潮流方向逐渐降低。但是由于光伏电站采用的是单位功率因数的控制模式，会对电网有功和无功潮流会造成不同的影响，因此这种情况下也无法通过对原有电网的电压调节进行功率补偿。往往会造成配网负荷侧电网馈线的有功功率减少、电压增高，导致电网系统的不稳定。其次，并网光伏电站对电网电压的波动影响较大。传统电网中功率传输时间和线路位置会对电压波动产生影响，光伏电站接入后不但会扩大这些影响，而且会带来更多的不稳定因素。例如，受日照时间和气候的影响，光伏发电站的实际输出功率在不断变化中，而且容易产生较大的间歇性峰谷波动，随着并网光伏电站规模和数量的增加，影响会越来越大；为维持光伏发电站的稳定，需要对电网内的其他电源的处理进行调解，增加了电网调峰的压力。

2.2 对短路电流和继电保护的影响

当光伏电站并网后，配电网系统由原来的辐射性网络转变为遍布电源和负荷分布的复杂网络。因此无论配网在光伏电站接入点上游还是下游发生故障，远离系统电源侧的母线由于光伏电源的支撑不会降为零。当光伏电站接入点上游配网线路故障时，此时故障线路的故障电流只由系统电源提供，因此光伏电站的接入不会对故障电流产生影响，从而不会影响该线路保护的正常动作。但当相邻馈线发生故障时，由于目前绝大多数配网线路保护都不带方向元件，光伏电站供出的反向电流有可能导致健全线路的误动作。当光伏电站接入点下游配网线路故障时，接入点上游配电线路由于光伏电站等效阻抗的影响，线路的故障电流较接入前要小，因此会降低线路保护的灵敏度，增大了过流保护的动作延时，不利于故障的快速切除，原有保护的级差配合失效，随着故障点和光伏电站接入位置、接入容量的变化，甚至可能导致保护失去灵敏性，保护无法启动。接入点下游配电线路由于光伏电站的助增作用，故障电流会变大，故障电流的增大会提高保护的灵敏性，但是有可能扩大了保护的保护范围，从而使保护失去选择性。另外，光伏电站的接入增大了配电网的短路电流水平，配电网故障时短路瞬间会有光伏电站电流注入电网导致断路器的开断能力不足而不能有效切除故障，使故障扩大危及整个系统的安全运行，提高了线路的热动稳定要求等。

3 结语

太阳能发电模式作为新型绿色能源发电，受光照时限的影响本身具有一定的局限性。但是即使光伏发电无法完全取代传统能源发电模式，也是未来发电的主要发展方向。因此，解决光伏发电站并网时以及并网后对原有电网稳定性的不良影响有着极其重要的意义。不仅要从技术层面削减并网对于系统潮流、电压、继电保护等性能指标的冲击，而且需要制定相应的技术标准和管理规范，切实促进并网光伏电站的研究和应用。

参考文献：

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