光伏發(fā)電并網對電網運行的影響與對策

1、光伏發(fā)電并網對電網運行的影響與對策摘要：通過分析光伏發(fā)電并網對電網運行的影響，從系統(tǒng)接入、電能質量、繼 電保護、計量裝置等方面，進行詳細的技術研究，提出具體的應對措施，確保并 網后電網的安全、穩(wěn)定、經濟運行。關鍵詞：光伏產業(yè)、并網、電網運行、電能質量、電能計量 光伏產業(yè)是全球能源科技和產業(yè)的重要發(fā)展方向，是具有巨大發(fā)展?jié)摿Φ某?陽產業(yè)，也是我國具有國際競爭優(yōu)勢的戰(zhàn)略性新興產業(yè)。隨著光伏產業(yè)的蓬勃發(fā) 展，光伏發(fā)電項目并網對電網的影響逐步凸顯，及時研究解決這些問題，才能使 得光伏產業(yè)和電網協調發(fā)展。1.光伏發(fā)電技術介紹 光伏發(fā)電是利用半導體界面的光生伏特效應而將光能直接轉變?yōu)殡娔艿囊环N 技術。太陽

2、能通過光伏陣列轉化為直流電，通過 DC/DC 變換器匯集至直流母線， 再通過 DC/AC 逆變器將直流電能轉化為與電網同頻率、同相位的正弦交流電直接 供給交流負載或接入電網。根據系統(tǒng)的規(guī)模和集中程度，可分為集中式并網系統(tǒng) 和分布式并網系統(tǒng)。目前，分布式、并網發(fā)電光伏項目應用較廣。2 光伏發(fā)電并網對電網運行的影響 由于太陽能光伏發(fā)電屬于能量密度低、穩(wěn)定性不高，調節(jié)能力差的能源，發(fā) 電量受天氣及地域的影響較大，并網發(fā)電后會對電網安全，穩(wěn)定，經濟運行以及 電網的供電質量造成一定影響。對電能質量的影響對電網電壓及其穩(wěn)定性的影響 光伏并網發(fā)電系統(tǒng)對配電網和高壓輸電網的電壓質量及其控制均有一定的影 響。光

3、伏并網發(fā)電系統(tǒng)受日光照射的影響較大，發(fā)電出力時常變化，見圖 1、圖 2 對比所示，光伏發(fā)電的瞬間出力受天氣影響變化很大，發(fā)電功率瞬間變化有可 能超過 50%以上。如果光伏系統(tǒng)容量所占比例較大，線路上的負荷潮流也極易受 波動，加大了電網正常運行時的電壓調整難度，甚至引起電壓穩(wěn)定性問題。2.1.2 對電網頻率的影響 當光伏并網發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電容量占電網內總發(fā)電量比例逐步增大后，由于其 發(fā)電具有一定的隨機性，因而可能導致電網內的頻率時常出現波動。2.1.3 諧波污染 太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)通過光伏組件將太陽能轉化為直流電能，必須通過逆變 裝置的轉換，將直流電能轉化為與電網同頻率、同相位的正弦波電流，才能并

4、入 公共電網。然而，逆變裝置會給電網帶來電力諧波，使功率因數惡化、電壓波形 畸變和增加電磁干擾。2.2 孤島效應風險 “孤島”是指公共電網停止供電后，由于光伏發(fā)電的存在（與電網相連并輸送 電能），使電網停電區(qū)的部分線路仍維持帶電狀態(tài)，形成自給電力供應的孤島。在孤島狀態(tài)下電力部門失去對線路電壓、頻率的控制，電力孤島區(qū)域供電電 壓和頻率不穩(wěn)定。電網對下級線路停止供電后，若光伏發(fā)電系統(tǒng)繼續(xù)上網，下級 線路依然能帶電運行，將會帶來一系列的安全隱患及事故糾紛，危害人身安全， 造成設備損害。當電網重新恢復供電時，因孤島的相位不同步還有可能引起對電 網用戶的沖擊。2.3 對電網運行經濟的影響 電網企業(yè)承擔著

5、分布式光伏并網相關的接入系統(tǒng)建設以及公共電網改造的成 本，而且分布式光伏發(fā)電自發(fā)自用部分在一定程度上會影響電網公司的售電量， 某特大型供電企業(yè)一個月因光伏發(fā)電累計電量收益減少超過3 億元。而且，光伏 并網發(fā)電系統(tǒng)的接入可能使配電網中的某些設備閑置或成為備用，部分配電變壓 器和電纜線路會因負荷小而輕載，從而使配電網的運營成本增加，電網效益下降。 3.應對措施明確接入系統(tǒng)原則 接入電網電壓應根據接入電網的要求和光伏發(fā)電系統(tǒng)安裝容量，經技術經濟 比較后確定，同時應結合當前電網考慮，容量設置按“就地消納，自發(fā)自用，余電 上網”的原則考慮。單點接入容量1000kW時，應采用10kV接入。接入單回10kV

6、專用饋線的光伏發(fā)電總容量不 宜超過8000kW，接入單回10kV公用饋線的光伏發(fā)電總容量不宜大于該線路輸送 容量的25%，10kV饋線支干線的載流量應經計算論證是否滿足接入的要求。電能質量要求通過10(20)kV電壓等級并網的分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)，應在并網點處安裝電 能質量監(jiān)測終端裝置。分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)接入電網后，并網點的電壓在 90%- 110%標稱電壓之間時，分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)應能正常運行，所接入公共連接點的 電壓偏差應符合國家相關規(guī)定，10(20)kV及以下三相供電電壓偏差為標稱電壓 的7%。當分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)并網點頻率應在49.5Hz50.2Hz范圍之內時，分 布式光伏發(fā)電系統(tǒng)應能正

7、常運行。當分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)并網點頻率在47.5Hz 49.5Hz范圍之內時，頻率每次低于49.5Hz，分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)應能至少運行 10mi n。光伏發(fā)電系統(tǒng)所接入的公共連接點在電網正常運行時，負序電壓不平衡 度不超過 2%，短時不得超過 4%；光伏發(fā)電引起該點負序電壓不平衡度允許值一 般為1.3%，短時不超過 2.6%，根據連接點的負荷狀況以及鄰近發(fā)電機、繼電保 護和自動裝置安全運行要求，該允許值可作適當變動。光伏發(fā)電系統(tǒng)向公共連接 點注入的直流電流分量不應超過其交流額定值的 0.5%。繼電保護要求通過10 (20)kV電壓等級并網的分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)，并網點處開關應配置 10kV (2

8、0) kV線路保護測控一體化裝置；保護裝置應具備電流速斷保護、過流保 護、零序過流保護、低周減載、高周解列、低壓解列等功能。有特殊要求時，可 采用光纖電流差動保護。通過0.38/0.22kV電壓等級并網的分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)， 并網點處開關應配置速斷、過流、低壓保護等功能。分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)逆變器 保護控制單元應具備快速監(jiān)測孤島且立即斷開與電網連接的能力，防孤島保護整 定時間不大于2s,防孤島保護應與并網側線路保護相配合。3.4計量設置原則分布式光伏發(fā)電電能計量要求設置兩套電能計量裝置，實現光伏發(fā)電發(fā)電量 上網電量和下網電量分別計量。其中，一套電能表需支持正反向計量功能、分時 計量功能和整點電量凍結功能，具備電流、電壓、功率、功率因數測量及顯示功 能。10kV接入類用戶選擇高壓計量方式，應在電力設施的產權分界處及光伏發(fā)電 電源接入點分別設置10kV電能計量裝置一套，配置三相多功能電能表及負荷管 理終端。0.38kV接入類用戶選擇低壓計量方式，應在電力設施的產權分界處及光 伏發(fā)電電源接入點分別設置三相380/220V電能計量裝置一套，配置三