摘要：光伏发电并网运行是新时期国家新能源开发与利用的有效举措。然而由于自身或其他一些原因，光伏发电与系统并网给电网运行带来不同程度影响。本文结合本地区电网运行现状，简述光伏发电及其影响因素，对其在区域电网运行中的利弊进行分析；提出相关解决方案并对新时期电网调度工作提出新的要求，确保光伏发电及区域电网安全稳定可靠经济运行。
关键词：光伏发电； 新能源； 电网运行； 利弊
引言
寻求新能源并对其开发利用是当今世界节能环保的重要举措。太阳能、风能是新时期取之不尽用之不竭的天然能源，有效解决火力发电和水力发电面临的能源不足及环保问题。其中，利用太阳能发电较多的就是太阳能光伏发电并实现与电力系统并网。
然而，光伏发电会受到自身原因和地理环境、天气变化等因素影响。同时，光伏发电等并网设施的增建增加了电网运行方式的复杂程度，增加了电网安全调度难度。导致光伏发电在区域电网运行中出现许多利弊。
优化光伏发电等发电设施与系统的并网，合理制定电网运行及检修方案，优化区域电网运行方式，确保光伏发电及区域电网安全可靠经济运行。
1 光伏发电及其影响因素
光伏发电即太阳能光伏发电，是利用太阳能级半导体电子器件有效地吸收太阳光辐射能，并使之转变成电能的直接发电方式，是当今太阳光发电的主流。分布式光伏发电系统是指位于用户附近，所发电能就地利用，以10kV及以下电压等级接入电网，且单个并网点总装机容量不超过6MW的光伏发电项目。
我国位于北半球，四季变化明显，夏季昼长夜短，光照充足；冬季昼短夜长，光照较弱。同时我国大部分地区夏季雨热同期，降水量较大；冬季低温少雨或寒冷干燥，受气候和地形因素影响大。所以，光伏发电会受到地理环境、季节变化、天气变化等因素影响；夏季发电量较大，冬季较小；晴天及多云天气发电量较大，阴雨天气较小。
2 光伏发电与系统并网
光伏发电主要受到电网结构、电网接线方式、运行方式、电压质量、负荷变化、天气变化、季节变化等因素影响。光伏发电与系统并网必须在保证电网安全、稳定、可靠运行的前提下进行。
本区域电网以10kV、35kV和110kV为主，光伏发电以专线、T接方式接入系统。分布式光伏并网电压等级或根据各并网点装机容量进行选择，一般情况下按以下标准选择：
8kW及以下可接入220V；8—400kW可接入380V；400—6000kW可接入10kV；5000—30000kW以上可接入35kV。最终并网电压等级应根据电网条件，通过技术经济比选论证确定。如果高压和低压均具备接入条件，优选低电压等级接入。
当前，分布式光伏发电接入本区域电网220V、380V和10kV的居多，少数光伏发电接入35kV电网。
3 光伏发电在区域电网运行中的利弊
光伏发电接入本区域中压或低压配电网，并会对配电系统产生较大影响，配电系统从放射状结构变为多电源结构。
3.1 光伏发电在电网运行中的有利影响
光伏发电系统中的电站相互独立，用户可以自行控制，不会造成大规模停电现象发生，在一定程度上增加了安全可靠性。光伏发电可以弥补系统电网稳定性不足，发生意外灾害时可继续供电。合理分布的光伏发电系统给电力系统带来许多效益，光伏发电系统会减少电网对传统供电方式的依赖。
光伏发电系统接入10kV配电网，给10kV配电线路提供了新的电源，可以解决10kV及以下配电网供电能力不足问题。特别是夏季用电负荷高峰期，系统频繁出现过负荷告警，迫使部分地区进行限负荷或拉路限电。由于220V和380V多为生活或商业电力用户，有了光伏发电系统接入可以在一定时间内缓解限负荷或拉路限电现象发生。
其次，在供电半径过长的10kV架空配电线路，当电压质量不能满足要求时，可以适当位置加装调压器或新建变电站以解决负荷增长或电压质量所需，然而这两种办法投资较大。如果在该10kV线路的末端增建光伏发电站可在一定程度上解决此类问题，节约投资，实现双电源供电，提高供电可靠性。
3.2 光伏发电在电网运行中的不利影响
光伏发电系统接入配电网可以给电网带来许多有利影响。然而，如果光伏发电接入点多、分布较广，接线方式复杂多变，也会带来许多不利影响。
光伏发电系统接入配电网后，配电系统从放射状结构变为多电源结构，使系统潮流发生改变，同时影响到电压稳定，原有的调压方式不一定能适应光伏发电系统接入配电网后的电压要求。因光伏发电系统波动性和间歇性的特点，使电网负荷预测更加困难，对电网负荷、电量产生影响。
由于光伏发电系统不具备调频调压能力，接入配电网后，小系统容易瓦解，会造成系统接入的配电网系统及用户停电，从而影响供电可靠性。光伏发电系统通过电力电子器件并网，易产生谐波，三相电流或电压不平衡，引起电网电流电压发生变化。
光伏发电系统接入配电网后，配电系统从放射状结构变为多电源结构，使保护系统发生改变，可能造成继电保护的失效或误动作。同时，光伏发电呈现“点多面广”的特点也会给配电网电气信息采集造成影响。
光伏发电系统接入配电网后，由于种种原因，不能实现长期与系统并网稳定运行，电力潮流不断发生变化，导致电能输送不能正常进行，传统的单向电能计量装置已不能适应这种并网运行方式。
光伏发电系统接入配电网后，增加了配电网调度与运行的复杂程度，增加了电网安全调度难度。因受到地理环境、季节变化、天气变化等因素影响，光伏发电输出的电能具有很大的随机性，给配电网运行方式和施工检修带来不同程度影响。
光伏发电系统接入配电网后，在计划检修或故障处理需要安排运行方式时，为了安全，必须把光伏发电当作是可能来电侧，需要考虑各方可能来电的带电侧，做好安全措施。确保计划检修或故障处理的安全。比如下图的检修从一个电源点变成4个电源点。
4 相关解决方案
光伏发电接入配电网对配电系统产生较大影响。必须从电网规划建设、运行方式、继电保护、通信、调度运行、计量装置等方面加以改进。
根据区域电网的年最大负荷预测、容载比、负载率、导线载流量、允许电流等因素合理进行电网规划，包括输电线路、变电站、配电线路的规划。一般情况下，光伏电站接入公用电网的总容量应控制在上级变电站最小主变压器额定容量的10%—15%。
目前本区域配电网主要采用放射式接线方式，必须优化配电网结构，光伏电站与配电网的并网点应设置方便操作、可闭锁且具有明显断开点的并网总开关，以保证安全。
调整配电线路原有的保护装置，包括供电线路电网侧、变电站及用户内部电网均应设置保护。光伏电站采用T接方式接入电网时，线路保护必须有重合闸功能，光伏电站并网总开关须配置速断、过流保护，光伏电站必须具有快速监测孤岛并立即断开与电网连接的能力。
建立电网调度机构与光伏电站的通信通道，及时掌握光伏电站设备的运行状态，以保证电网运行安全。光伏电站应能及时接收电网调度机构的调度控制指令，按调度统一安排接入或退出电网系统。
合理制定电网运行及检修方案，优化区域电网运行方式。
结束语
光伏发电系统接入配电网能够为区域电网运行发挥重要作用，是新时期新能源利用与普及的发展趋势。光伏发电系统的接入给配电网规划设计、施工建设、安全运行、调度运行、计划检修、营销提出更多新的要求。不断完善光伏发电系统和优化配电网，为光伏发电系统在电网中得到安全、稳定、可靠、经济运行提供有力的支撑是十分必要的。
参考文献:
[1]王正风，董存．电网调度运行新技术[M]．北京：中国电力出版社．2017．
[2]国家电力调度控制中心．电网调控运行人员实用手册[M] ．北京：中国电力出版社．2018．
[3] 赵培养．2019渭南电网运行方式[S]．渭南供电分公司．2019．
[4] 白熊，王俊海，高振宇．光伏电站接入配电网典型设计研究[J]．浙江电力．2010年第12期．
论文作者:王文利
论文发表刊物:《电力设备》2019年第10期
论文发表时间:2019/10/21
标签：电网论文; 光伏论文; 系统论文; 配电网论文; 方式论文; 区域论文; 电压论文; 《电力设备》2019年第10期论文;