1、并網型太陽能光伏發電系統設計與電網影響發布日期：2012-10-31 21:10:30 來源：世紀新能源網摘要：從我國能源結構調整角度看，光伏發電產能的不斷發展提升，在未來我國電力能源中都要承擔一定比例。因此，光伏發電為代表的新能源產業發展前景仍很廣闊。現實中，光伏發電的并網難等弊端也暴露出，我國光伏發電行業發展面臨的現實問題，那我國并網型光伏發電系統設計會對大電網（配電網）產生哪些影響呢？本文圍繞此問題進行具體闡述和分析。 太陽能光伏發電在發達國家：西班牙、德國、美國裝機都超過百萬KW；中國裝機粗略估計為100MW左右，屬于剛剛起步階段。我國新能源發展規劃在未來將扶持太陽能發電，使太陽能發電

2、目標調整至2020年達到：180萬KW到上千瓦KW。 一、 并網型太陽能光伏發電系統與關鍵技術 光伏系統是利用太陽電池組件和其他輔助設備將太陽能轉換成電能的系統。一般分為獨立系統、并網系統和混合系統。太陽能光伏發電系統的最大特點就是光伏陣列產生的直流電經過并網逆變器轉換成符合電網要求的交流電之后直接接入電網網絡，并網系統中PV方陣所產生電力除了供給交流負載以外，多余的電力還能及時反饋給電網。1.1并網光伏發電系統核心技術首先是MPPT技術，當前最大的實施難點在于動態追蹤太陽最大輻射能量，一般有四種方法：在線擾動法、微分法、下山法和模糊規則法來進行動態追蹤太陽輻射能量。其次是質量控制（諧波源）的

3、難點在于抑制注入電網的諧波電流在最低水平，主要方法有：提高載波頻率、合理整定參數、濾波器設計、群控技術。最后是控制與保護的難點在于速度要求、與電網配合，保護措施主要：抗孤島保護可整定短路、過欠壓/頻保護以及通訊接口對接。1.2光伏發電出力波動性曲線圖1.3并網逆變器的功能 逆變功能：將光伏陣列發出的直流電轉換為符合電能質量要求的交流電； 最大功率點跟蹤（MPPT）功能：根據光照強度實時調節控制變量、保證系 統輸出最大功率。 防孤島運行功能：當電網因故障或維修而停電時，各個用戶端的光伏并網 發電系統應及時檢測出停電狀態并中斷運行,檢測時限從2個電網周期到兩秒不等。 當逆變器輸出功率大于其額定功率

4、的10%時，功率因數應不小于0.85；輸出功率在20%50%之間時，功率因數應不小于0.95；輸出功率大于50%時，功率因數應不小于0.98。 二、并網型太陽能光伏發電對大電網（配電網）產生的影響 光伏發電功率輸出受環境因素影響很大，在微網中運行，通過中低壓配電網接入互聯特超高壓大電網，大規模并網將給整個電網帶來深刻的影響，大電網在研究與實驗驗證手段、對光伏發電系統影響大電網機理的認識、新型配電系統的規劃、電網運行控制、電網監測保護與控制裝備、技術標準與規范等方面面臨新的問題。 由于太陽能發電的不確定性，使大電網短期負荷預測準確性降低，增加了傳統發電和運行計劃的難度，斷面交換功率的控制難度加大

5、。光伏發電系統接入公共電網，使大電網中電源點增加了很多，電源點分散，單點規模小，顯著增加了電源協調控制的困難，常規的無功調度及電壓控制策略難以適應，將可能在電網調峰、安全備用、電壓穩定和頻率安全穩定等方面帶來一定影響，增加了大電網運行控制的難度：因此，光伏發電大規模接入公共電網后，原有常規電源對大電網運行的調整與控制能力被削弱，給大電網安全穩定運行控制帶來新問題。 合理規劃設計的光伏發電等新能源分布式供能系統能有效提高可再生能源利用的效率，提高電力系統運行的安全性、經濟性和對重要負荷供電的可靠性。反之，不僅不能充分發揮分布式供能系統的正面作用，還可能對配電系統的運行產生負面影響。微網設備建設和

6、設備運行的不確定性問題將更加突出，必須在傳統規劃的思路與方法上有所創新。光伏發電等分布式發電的接人對配電網的供電經濟性和母線電壓、潮流、短路電流、網絡供電可靠性等都會帶來影響。由此也對規劃設計提出了新的要求。 發電系統的運行狀況是電網調度運行最為關注的信息。光伏發電系統通過中低壓配網接入大電網，使大電網運行實時監側的范圍需要有很大延伸；光伏發電作為新的發電模式，實時監測的信息類型與傳統發電模式有所區別。因此對電網監測設備有新的要求。三、改進光伏發電系統并網技術問題的途徑和措施 由于包括光伏發電在內的太陽能發電在我國的發展仍處于起步階段，很多技術尚處于發展中，有關其設計、與公共電網接人的相關標準

7、，都遠未成熟且十分缺乏。特別是，日前的技術規范與標準主要是針對并網發電設備（系統），而對大電網為了大規模接入光伏發電應具備的技術條件沒有規范與約束。為了使太陽能發電產業有序發展，充分發揮大陽能發電的優勢，盡量減少其接入對公共電網造成的負面影響，應盡快開展健全太陽能發電接人公共電網的技術標準與規范的工作。隨著并網光伏發電規模的不斷增大，對大電網的影響也越來越明顯。除了在經濟政策和法規方面外，也需要在技術層面積極應對光伏發電并網給大電網帶來新的問題。 3.1構建光伏發電系統的實驗研究和實驗環境 基于典型的實際光伏發電系統，研究分析光伏發電系統的特性，在電力系統分析軟件中建立光伏發電系統及其控制系統

8、的靜態和動態模型，并與實際光伏發電系統及其控制器的靜態特性和動態性進行比較，從而構建完善的光伏發電系統及找控制系統的模型，使電力系統仿真分析軟件具備包含光伏發電系統的大電網分析計算的能力，為進行光伏發電系統與大電網相互影響的測試與驗證打下良好的技術基礎。 3.2深入探究光伏發電系統與大電網相互作用機理機制 當大盆光伏發電以微網形式接入大電網后，微網與大電網間的相互作用將十分復雜。對大電網的運行特性產生重要影響，而對于這種影響的分析則需要以全新方法為基礎。配電系統的安全穩定問題完全是由于微網的存在而提出的，其分析方法可能與高樂電力系統截然不同：研究目的是要揭示出微網與大電網相互作用的本質，發展相

9、關理論和方法，為含微網配電系統的穩定分析與控制穩定理論基礎網。 3.3開發含光伏發電系統的電網運行控制理論與技術 研究光伏發電系統并網后的能量優化管理方法，有助于提高系統運行的經濟性，為能源的高效利用創造條件。結合光伏發電的特點，研究微網運行的安全經濟調度及優化控制的理論與方法，最大限度地利用可再生能源，協調其他形式能量的合理分配，降低配電系統中的配電變樂器損耗和饋線損耗，保證整個系統運行的經濟性。 3.4開發接入公共電網運行的監測、保護與控制的光伏發電系統設備 光伏發電系統通過微網的接入，徹底改變了配電系統故障的特征，使故障后電氣量的變化變得十分復雜。傳統的保護原理和故障檢測方法將受到巨大影

10、響，甚至無法滿足要求，需要探討新的保護方法和保護技術網。并網運行的分布式電源在發生大電網故障等情況時，與大電網斷開并繼續向木地負荷供電、獨立運行的情況稱為孤島運行。出于用電安全和用電質量的考慮，須迅速檢測出孤島。光伏發電系統等分布式電源并入配電網以前，配電網基本呈放射狀，且末端無電源，電能的流向基本是單一方向；分布式發電系統并人配電網后，個別配電網區域內的潮流流向則可能是雙向的。因此需要將原有的電能計量模式由單向改為雙向計量模式。 四、總結 監測、預測、掌握光伏發電運行規律，從而大幅度提高光伏發電并網安全水平，緩解光伏發電對電網運行造成的不利影響，減少調峰和旋轉備用容量，促進電網安全管理和經濟調度。同時，系統投運有利于帶動甘肅光伏產業發展，推動酒泉百萬千瓦級光伏太陽能基地建設，促進甘肅能源資源優勢向經濟優勢轉化，并發揮光伏發電在減少污染、節能減排等方面的