工程技术
DOI：10.16660/j.cnki.1674-098X.2018.36.031
2018 NO.36Science and Technology Innovation Herald科技创新导报光伏发电并网对电力系统的影响与建议
毛颖丝
(广东电网有限责任公司珠海供电局 广东珠海 519000)
①
摘 要：太阳能作为一种清洁可再生能源，在发电行业具有重要的应用价值，行业对于光伏发电并网的认可程度逐步提升。在光伏电站并网大规模建设的背景下，这种依托于太阳能进行发电的新型方式所具有的优点也逐步彰显出来。对此，本文以光伏发电作为研究背景，通过典型的光伏发电井网系统分析了光伏发电技术，探讨了光伏发电井网对电力系统的影响以及相关改良对策。关键词：太阳能 光伏发电 井网 影响 研究中图分类号：TM615 文献标识码：A 文章编号：1674-098X(2018)12(c)-0031-02
由于光伏发电是基于自然能源而发展的，因此此方式容易受自然环境的影响，具有明显的随机性。同时，在完成光伏电站并网作业后，电网系统也已经演变为多电源系统，此时谐波与直流分量都随之加大，设备故障率随之提升。基于此，有必要对光伏电网并网发电技术展开深入研究，分析其对电力系统的影响机制，从而提升电力系统的质量。
电向交流电的转化，从而为负载提供可使用的电流，逆变器种类较多，在光伏发电系统中常见的为并网逆变器。
图2是典型的分布式光伏并网发电系统控制示意图，综合所给图片分析可知，其包含光伏阵列、逆变器以及滤波器三大部分。完成光伏并网作业后，一方面可以实现最大功率点跟踪MPPT，另一方面可以对并网电流进行实时的监测，从而提升信息的传输效率，确保逆变器能够精准地接收信息，由此为逆变器输出参数调节过程提供参考，提升电网供电质量。
1 光伏发电及并网发电系统简介
1.1 光伏发电
太阳能光伏发电是基于光生伏特效应而产生的一项新型技术，依托于半导体界面，可以实现光能向电能的转化。结合图1分析可知，基于光子的能量特性，当半导体获得一定强度的太阳光照时，该部分光子将会形成带负电荷的电子，由于这一过程伴随着失电子现象，此时会形成大量空穴。基于PN结静电作用，两个半导体之间持续表现出动态平衡状态，PN结伴有电势差现象。此时若将其接通外部负载，电流便会流过负载。而后在逆变器的作用下可以将直流电转变为交流电，通过直接或间接的方式接入电网中。
1.2 光伏发电系统简介
从光伏发电系统的组成上考虑，具体可划分为四部分：（1）太阳能电池方阵，是吸收光能的主要设备，其两端会形成异性电荷积聚现象，并随之形成电动势。（2）蓄电池组，工程中最为常用的为铅酸电池，它可以起到电能储存的作用，待到阴雨天等非日照环境时可以为负载持续供电，蓄电池组的放电量不可过大，应具备高效率的充电特性；（3）充放电控制器，此结构服务于蓄电池，当蓄电池处于放电状态时可以对其进行调节，从而杜绝蓄电池过度充放电的现象，在过程中以负载需求为准则，合理控制电能的输出量；（4）逆变器，在其作用下可以实现低压直流
2 光伏发电并网对电力系统的影响
2.1 孤岛效应
现实工程案例表明，光伏发电并网工程时常会产生孤岛效应，而这将对电网造成直接的影响。由于电网线路采用的是直接与光伏发电系统相连的方式，一旦线路出现故障，系统难以判断是否发生停电现象，因而无法停止供电，这种持续供电的现象将会作用于公共电网，进而形成供电孤岛。（1）威胁电网运维人员的人身安全。当出现故障时，并网逆变器并未受到影响，此时依旧向周边供电。若维护人员依然在进行线路检修，极容易触电甚至对生命造成威胁；（2）损坏用电设备。当电网不再供电后，孤岛区域的稳定性将受到影响，电压与电流将出现异常波动现象，若电网尚未配备储能元件，将会直接对用户造成影响，致使其负荷出现电压闪变现象，对用户电气设备带来威胁；（3）损坏电网设备。当恢复正常供电后，分布式光伏输出特性并不稳定，与电网电压之间难以同步，并在瞬间形成强电流，从而给电网设备造成威胁；（4）对用户电压产生影响。当分布式光伏并网系统处于正常运行状态时，它将与并网之间表现出稳定的连接特征，一旦二者出现断开现象，对于配电网而言将会出现三项负载不对称现象，以往的单向供电模式受到破坏，此时用户的用电质量受到严
①作者简介：毛颖丝（1981，7—），女，广东中山人，本科，助理工程师，现从事综合能源管理工作。
科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald
31
科技创新导报2018 NO.36Science and Technology Innovation Herald图1 太阳能光伏发电原理示意图
图2 典型光伏并网发电系统控制示意图
重影响。
2.2 对电能质量的影响
在完成光伏并网作业后，原本电力系统的稳定性将被打破，此时会导致电压与电流出现明显的波形畸变现象，并大幅影响配电网电能质量，具体表现行为有如下3方面：（1）谐波畸变。电子换流器对于光伏发电系统而言至关重要，但如果该装置与电网相连，将会产生明显的谐波电流。此外，诸如光伏发电系统中的电抗器等设备都会显著加剧谐振现象，此时谐波畸变程度加深。（2）电压波动和闪变。光伏发电系统运行效率与自然环境有着密切关系，随着周边太阳辐射强度的变化，输出的功率值也无法处于恒定状态。当完成并网作业后，原本系统的电压稳定性将受到影响，如果太阳辐射强度变化幅度明显，此时还会出现闪变现象。（3）潮流方向发生变化。光伏发电系统接入位置以及容量配置均存在差异，若光伏并网容量明显偏大，此时馈线节点的输入功率也将随之增大，从而导致电压急剧上升，潮流倒向现象明显，最终降低配电网的输电质量。
2.3 对继电保护的影响
对于国内电网而言，大多为单电源放射型布设方案，在并网接入的过程中，将会对配电网的拓扑结构造成破坏，并引发继电保护现象。总结各类实例可知，对继电保护的影响通常表现为如下3方面：（1）对高压熔断器保护的影响。当完成并网作业后，将会迫使配电网转变为多源供电系统，从高压熔断器的作用机制考虑，其只对某一电源系统有效，因此一旦出现故障，高压熔断器只具备切断支路的能力，但整条线路依然无法得到全面的保障，部分区域会受到影响。（2）对距离保护的影响。基于光伏发电并网技术，电力系统随之衍生出一个上游分支，从而对距离保
32
科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald
工程技术
护机制造成影响。（3）对过流保护的影响。在完成并网接入作业后，受光伏电源的影响，一旦某一部分出现故障，此时继电器保护装置无法精准地对故障电流做出判断，馈线保护动作的应急水平受到抑制。对于邻近线路而言，将会引发拒动以及误动现象。
3 光伏发电并网改善策略
3.1 加强对电能质量的控制
增强电能质量的方法较多，具体有：（1）对谐波进行抑制。基于静止无功补偿器，可以显著削弱谐波的危害程度，常见的设备有电抗器等，它具有跟踪无功功率的能力，通过实时的方式获取并网的功率状态，确保电力系统处于稳定运行状态。（2）对电压闪变和波动进行抑制。基于有源电力滤波器，当负荷出现变化后可以通过补偿无功电流的方式提升负载电流的稳定性，通常动态电压恢复器也可
起到此作用，作为高效的补偿装置，其内部配有丰富的储能单元，它可以在短时间内完成高精度的电压传输作业，这对于解决电压波动现象而言起到了积极作用，还可以为用户提供更高质的供电服务。3.2 完善技术标准与规范
光伏发电并网是一项系统性工程，其受环境的影响程度较大，具有明显的波动性，因此需要持续深化光伏发电并网的技术水平。相关单位应从控制机制、运行特性以及抗干扰水平等方面展开研究，以此为基础合理规划光伏电站的线路结构。在电力改革的大背景下，电力系统必然将逐步走向智能化阶段，与之对应的光伏发电并网技术也应得以提升。
4 结语
综上所述，科技的发展给新能源事业提供了坚实的技术基础，此时光伏发电并网技术也随之获得了空前的发展。当下光伏发电站并网规模在逐步扩大，并对电力系统产生直接的影响。基于提升光伏发电并网稳定性的目的，相关部门应加大此领域的研究力度，积极引入人才，搭建高水平化的科研平台，从而优化谐波以及电压闪变现象的解决机制，确保电力系统能够安全、稳定地运行。
参考文献
[1]贾春凤,计京鸿.大规模光伏发电对电力系统影响综述[J].电力电容器与无功补偿,2018(4):187.
[2]索江镭，胡志坚.大规模光伏发电并网对互联电力系统阻尼特性的影响及其阻尼控制策略[J].西安交通大学学报,2015(17):52.
[3]毛洪斌.大规模光伏发电对电力系统的影响综述[J].电力系统装备,2018(9):34-35.
