光伏電站對配電網(wǎng)安全的影響和防范措施

光伏電站對配電網(wǎng)安全的影響和防范措

施摘要：近年來，我國大力倡導(dǎo)環(huán)境保護型、資源節(jié)約型電力系統(tǒng)建設(shè)，實現(xiàn)了配電網(wǎng)中水力發(fā)電、風力發(fā)電、光伏發(fā)電等的大規(guī)模接入。在光伏電站與低壓配電網(wǎng)同規(guī)劃過程中，最大限度消除由光伏發(fā)電中電壓波動、潮流諧波等產(chǎn)生的負面影響，使低壓配電網(wǎng)安全、穩(wěn)定運行?；诖?，本文主要分析了光伏電站對配電網(wǎng)安全的影響和防范措施。關(guān)鍵詞：光伏電站；配電網(wǎng)安全；影響；防范措施引言光伏電站并網(wǎng)給配電網(wǎng)安全運行和電網(wǎng)的調(diào)峰帶來嚴峻考驗，特別是并網(wǎng)后產(chǎn)生的雙向電流，對配電網(wǎng)的規(guī)劃和運行都會產(chǎn)生不利影響。因此，要加快智能配電網(wǎng)建設(shè)，通過配電網(wǎng)自動化的應(yīng)用，自動計算潮流，自動分析隔離故障，為光伏電站并網(wǎng)創(chuàng)造有利的技術(shù)條件和并網(wǎng)環(huán)境。1光伏電站對配電網(wǎng)安全運行產(chǎn)生的影響1.1對電能質(zhì)量的影響受光照因素的影響，光伏電站運行過程中通過逆變器后的電壓容易產(chǎn)生波動，尤其是在光照強度變化較為顯著的區(qū)域，發(fā)電過程中的有功功率和無功功率差異較大。而低壓配電網(wǎng)電壓一般較為穩(wěn)定，一旦光伏電站接入，就很容易出現(xiàn)由接入電壓波動、負荷不匹配等造成的電壓失衡⑴1.2導(dǎo)致電壓波動和閃變光伏電站的輸出功率隨天氣的變化而變化，當輸出功率突變時，會造成配電網(wǎng)線路電壓波動和閃變；光伏電源在并入與退出配電網(wǎng)系統(tǒng)的瞬間，輸出功率的突變也容易引發(fā)配電網(wǎng)系統(tǒng)的電壓發(fā)生波動與閃變。其產(chǎn)生的影響大小與光伏電站的容量、并網(wǎng)位置密切相關(guān)。光伏電站并網(wǎng)后，線路電壓有所提高。當并網(wǎng)容量超過線路最大負載或線路低谷負荷運行時，線路末端電壓將超出規(guī)定范圍，影響電網(wǎng)安全運行。在配電網(wǎng)中，電壓隨著負荷的變化而變化。而光伏電站并網(wǎng)后，負荷潮流方向也會不斷變化，電壓高低更加不易掌控和調(diào)整。1.3引起線路負載率增大當光伏電站容量小于并入點負荷時，線路輸入端的負載率會下降，當容量大于并入點負荷時，將出現(xiàn)向電網(wǎng)送電的反向電流，引起線路負載率增大。另外，一般光伏電站都是通過逆變器并網(wǎng)，容易造成配電網(wǎng)線路三相電流不平衡，三相負荷調(diào)整不易掌控⑵1.4增大系統(tǒng)損耗光伏電站接入過程中，如果不能就地平衡消納，而需要通過低壓配電網(wǎng)主干母線傳輸至變壓器高壓側(cè)，就較容易影響原臺區(qū)低壓配電網(wǎng)母線電壓分布情況，致使配電網(wǎng)線路電流發(fā)生改變，尤其是在接入點區(qū)域，流通電流明顯加大，線路有功損耗和無功損耗也會呈增加趨勢，難免造成一定的電能損失。1.5產(chǎn)生諧波污染光伏發(fā)電系統(tǒng)將太陽能轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟姡俳?jīng)逆變器轉(zhuǎn)換為交流電，在這個轉(zhuǎn)換過程中，會產(chǎn)生大量諧波。另外，光伏發(fā)電電子器件的頻繁開斷，也容易產(chǎn)生諧波。如果電網(wǎng)系統(tǒng)并網(wǎng)有多座光伏電站，各諧波源再彼此重疊，則可能導(dǎo)致線路總諧波量過高，造成系統(tǒng)震蕩甚至瓦解，影響系統(tǒng)安全運行。1.6形成孤島效應(yīng)當配電網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)生故障停電時，光伏電站形成孤島，特別是當光伏電站不足于承擔線路全部負載時，孤島區(qū)域內(nèi)的電壓、頻率迅速降低，對用戶用電設(shè)備安全產(chǎn)生威脅，造成設(shè)備損壞，引發(fā)故障投訴等。而當配電網(wǎng)供電恢復(fù)時，由于相位、頻率間的差異，送電瞬間沖擊電網(wǎng)，可能出現(xiàn)配電網(wǎng)送不上電的情況，影響供電穩(wěn)定性。2防范措施2.1加強光伏電站內(nèi)部管理首先，電站要立足自身基本運行情況，合理安排運檢工作，并制定行之有效的管理制度。比如，生產(chǎn)運行制度必須明確規(guī)定定期和特殊情況下的巡檢工作，確保能及時了解電站的真實運行狀態(tài)，力求在第一時間發(fā)現(xiàn)已存在或即將出現(xiàn)的問題及故障，使電站能正常發(fā)電工作。同時在人工巡檢的基礎(chǔ)上，利用巡檢系統(tǒng)的智能化設(shè)置對所有運行設(shè)備進行集中統(tǒng)一監(jiān)控，能精確查詢故障點，準確率高達95%，智能巡檢與人工巡檢相結(jié)合能為設(shè)備安全運行提供雙重保障。安全管理應(yīng)自始至終貫穿運檢過程，包括規(guī)范使用器具、設(shè)備組件和安全操作等，使工作人員人身安全和設(shè)備安全都得能到保障。光伏電站智能化管理系統(tǒng)投入運行后，需要嚴格按照規(guī)程制度進行維護和檢修。光伏電站的智能化管理可以有效節(jié)約人工運檢團隊成本20%以上，增加發(fā)電收益高達30%[3。2.2做好系統(tǒng)保護（1）諧波抑制。我國對光伏電站諧波情況非常重視，在安全接入過程中應(yīng)按照《電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波》的相關(guān)指標嚴格控制諧波問題，避免造成裝置誤動或電能質(zhì)量污染。如可利用有源電力濾波器來消除諧波，通過濾波器補償有效解決電壓波動問題；可在逆變器逆變過程中增加虛擬阻抗回路，利用該回路有效抑制諧波，減少其對各裝置和線路的影響，提升光伏電站接入低壓配電網(wǎng)的可靠性。（2）繼電保護。應(yīng)根據(jù)實際情況合理選擇繼電保護裝置，一般可在接入點后方增設(shè)繼電保護，這樣既可以有效消除接入點電流驟增引起的波動，也可以實現(xiàn)裝置的整定保護?，F(xiàn)階段光伏電站接入低壓配電網(wǎng)中的繼電保護設(shè)置較為全面，在此不再贅述。（3）孤島檢測。光伏電站與低壓配電網(wǎng)并網(wǎng)運行過程中若電網(wǎng)失壓，防孤島保護必須在2s內(nèi)將光伏系統(tǒng)與電網(wǎng)斷開，主動孤島檢測方法與被動孤島檢測方法至少采用一種。確定孤島狀態(tài)存在后，可直接通過智能控制快速切除。2.3加強細節(jié)維護電站發(fā)電設(shè)備運行時易受外部環(huán)境中陽光照射、風沙雨雪的侵害腐蝕，使相關(guān)設(shè)備的穩(wěn)定性受到不良影響而急速老化，故對電站的設(shè)備進行日常檢修及定期進行絕緣試驗非常有必要。設(shè)備組件還會出現(xiàn)不易被察覺的一些問題，如在運輸、安裝過程中，由于運檢人員操作不當造成內(nèi)部隱裂；樹葉、枯草，甚至灰塵雜質(zhì)也會造成組件表面形成斑點，影響對陽光的吸收，這些故障很難通過肉眼發(fā)現(xiàn)，故而在日常運檢過程中需要加強細節(jié)維護，通過專業(yè)儀器對設(shè)備組件進行定期檢測。要加強對光伏電站備品備件的采購與管理制度的制定與執(zhí)行，首先對電站經(jīng)常出現(xiàn)設(shè)備故障的原因進行分析，并對容易發(fā)生故障設(shè)備元件的數(shù)量進行統(tǒng)計，以方便備品備件的采購與管理。2.4故障維護管理（1）在線故障診斷和處理。通過對對應(yīng)區(qū)域的故障信息的收集和整理，進行初步故障在線診斷。而相關(guān)運維人員則可以依托客戶端通過對應(yīng)的初步診斷結(jié)果和故障參數(shù)進行線上故障斷定，并同時進行故障排除方案設(shè)計，一次通知現(xiàn)場人員排查。故障處理后，檢查過程結(jié)束，將結(jié)果記錄在手機客戶端中，并上傳到云存儲設(shè)備中。（2）預(yù)防維修診斷和處理。通過大數(shù)據(jù)技術(shù)對獲取的電站設(shè)備運行狀態(tài)、故障記錄等信息進行深度挖掘，以此有效確定和預(yù)測設(shè)備故障點和老化趨勢，并通過相關(guān)技術(shù)信息匯總形成預(yù)測方案。由此作為依據(jù)，在修理任務(wù)到期前督促修理人員做好檢查準備。（3）敏感設(shè)備的報警診斷和處理。電氣所識別敏感設(shè)備后，將設(shè)備保護值固定在云處理相關(guān)程序上，通過對電廠實時監(jiān)控收集的數(shù)據(jù)進行分析，實現(xiàn)發(fā)生偏差時的報警功能，運輸業(yè)者將設(shè)備操作及時確認故障點有助于切斷設(shè)備，防止設(shè)備損壞和故障擴大[4]結(jié)束語能源是國家的命脈之源，關(guān)系這社會的和諧穩(wěn)定和國民經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。當前世界各國將能源作為戰(zhàn)略資源，其主要原因在于能源資源是有限的，尤其是以石油為代表的化石能源在人類的大肆開采中已經(jīng)面臨枯竭，同樣我國也面臨這一嚴重問題。解決這一問題的關(guān)鍵在于尋找替代能源。光伏能源作為重要替代品，將成為未來能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新思考。參考文獻吳保華，翟志成,韓詩地，李婷婷,武君君，張鑫.分布式光伏電站監(jiān)控平臺的實現(xiàn)原理及開發(fā)技術(shù)分析[J].電子世界,2021(02):33-34.郝勇，曹祥盛.光