（国网青岛供电公司 山东青岛 266002）
摘要：太阳能光伏发电的大规模应用，对并网光伏发电系统的可靠性评价提出了更高更全面的要求。在对并网光伏发电系统进行可靠性评价的过程中，光资源的波动性和间歇性是影响评估准确性的重要因素。本文主要介绍了并网光伏发电系统的特点，以此为基础建立了综合考虑能源约束和系统结构特点的六状态可靠性模型，并且从多方面建立了综合评价系统可靠性的指标体系。由于光资源的间歇性和波动性，光伏发电接入后将给电力系统带来更多的不确定因素，所以对并网光伏发电系统的可靠性评价有着十分重要的实际意义。
关键词：分布式；光伏发电系统；可靠性模型；可靠性指标
引言
分布式光伏发电是一种新兴的、具有广阔发展前景的技术，具有输出功率较小、绿色环保等特点。该技术采取就近发电、就近并网、就近转换、就近使用的原则，利用光伏组件将太阳能直接转化为电能，既能缓解局部用电紧张状况，又能解决长距离输电的损耗问题，还能与大电网互为备用，提高供电可靠性，对于优化我国能源结构、促进节能减排、防治大气污染具有重要意义。
1、分布式光伏并网发电系统的基本原理
分布式光伏并网发电系统是近年来提出的“微电网”的一部分，是一个能实现自我控制、保护和管理的自治系统。其核心问题是使系统充分利用太阳能资源，在安装组件时应确保向阳光最充足的方向安装。其基本原理是利用太阳能电池组的光生伏打效应，通过并网逆变器，将光伏电池产生的直流电转换成与电网电压同频同相的交流电。太阳能转换为电能，主要分三步：（1）太阳能电池吸收一定能量的光子后，半导体内产生电子-空穴对，电子带负电，空穴带正电；（2）电极性相反的光生载流子被太阳能电池产生的静电场分离开；（3）光生载流子和空穴分别被太阳能电池的正负极收集，在外电路中产生电流，形成电能。
分布式光伏发电系统主要分为就近较低电压等级并网和集中控制、高压单点两种并网方式。小型光伏发电系统对公共电网的影响相对较小，一般采用就近较低电压等级并网方式。大中型光伏电站通常并网容量大，对电网潮流影响较大，一般采用集中控制、高压单点并网方式。
2、分布式光伏并网发电对电网的影响
我国中低压配电网大多采用中性点不接地系统，属于单侧电源辐射性供电网络，而分布式发电系统接入配电网，使配电系统从放射性结构变为多电源结构，潮流和短路电流大小、流向以及分布特性均会产生变化，对电网造成不良影响。
2.1 对电压调节的影响
接入分布式光伏电源后，会造成局部配电线路的电压波动和闪变，既定的电压方案不能满足配电网电压调节的要求。
2.2 对电流保护的影响
接入分布式电源后，当电路发生故障时，主要对继电保护、重合闸等动作产生影响。比如：降低本线路保护的灵敏度，甚至出现本线路保护的误动和拒动；导致相邻线路的瞬时速断保护误动，失去选择性；重合闸不能正常运行等。
2.3 出现非正常孤岛现象
孤岛效应是指当电网出现电气故障或其他原因中断供电时，并网发电系统仍然向周围的负载供电，从而形成无法控制的自给供电孤岛。尽管当前绝大多数光伏逆变器采用了预测孤岛现象和切断电路的设计，但分布式光伏发电系统在多个逆变器并联且相互影响的情况下，仍会出现无法预测的孤岛现象，进而损坏用电设备，甚至威胁到电网检修人员的安全。
2.4 对电能质量的影响
分布式光伏发电系统的逆变器使用了大量的电力电子元件，逆变器并网易产生谐波、三相电流不平衡，造成电网电压波动和闪变。
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3、分布式电源并网对供电可靠性的影响
目前，分布式电源并网的运行方式主要有三种，每种运行方式对供电的可靠性有不同的影响。
3.1分布式电源为配电系统的备用电源
当分布式电源为配电系统的备用电源时，俗称 “明备用”，负荷通过开关的操作被转移，从而利用分布式电源供电。当解除故障以后，再转向系统电源，从而为用户正常供电，这种运行方式下，供电可靠性会有一定的提高，但是这种运行方式的供电经济性能很差，只能在满足重要负荷需要时才能启用，国内电力市场化的大环境下，此方案并不多见，因其性价不不高。
3.2配电系统成为分布式电源的备用电源
若是分布式电源为负荷进行供电，就会因为电力负荷波动有限而不能对波动负荷进行连续供电。配电系统作为分布式电源的备用电源，在分布式电源出现缺额时，为其补充缺额；在分布式电源处于富裕时可以将多余的电能输送给系统。如此一来，对分布式电源以及波动负荷之间的平衡性就有很大的保证，用户的电能质量得到了很好保障。这种方式用户只需对配网从配电吸收电量的差值进行支付，在保障用户用电质量的前提下，投资者可以减少不必要投资，使其利益最大化，此种分布式电源并网方式既确保了电力系统的可靠性，又充分发挥了分布式电源的经济性。
3.3分布式电源和配电系统并网运行
分布式电源和系统电源并网运行，共同为负荷供电，配电网的辐射式网络就会转变为多电源网络，用户能够从不同方向获取电能，配电系统和分布式电源的互为备用大大提高了用户供电的可靠性。分布式发电引入配电系统后，可能会产生一种新的运行方式――孤岛运行。“孤岛”是指包含分布式电源的配电网与主配电网分离后，仍然继续向所在的独立配电网输电。无意中形成的孤岛，可能会对系统、维修人员等造成危害，而且负荷可能出现的供需不平衡将严重损害电能质量，从而降低配电网的供电可靠性。若事先有应对策略来应付孤岛的出现，利用孤岛最快最大限度地向孤岛内的负荷供电，则可以提高配电网的供电可靠性。
根据分布式电源充当的角色不同，对供电可靠性的影响也有不同。当分布式电源作为配电变电站时（即逆变器型分布式电源），因逆变器型分布式电源容量是可扩的，对输出的功率并没有限制，故可以当做全网的备用电源。当分布式电源作为配电变电站时，若是元件有了故障，那么对元件进行修复的时间就是停电时间，因为对分布式电源并没有限制，因此对孤岛划分不需要考虑，供电可靠性得到了很大的提高。这种模式在我国由于有政策支持，现发展很快，尤其是建筑光伏发电和沼气发电，此类清洁可再生能源有着很好的经济效益和环境效益。
结束语
并网光伏发电系统的可靠性受到多方面因素的影响，比如设备的故障情况，天气、气候等，与常规概念下的电源的可靠性不同；并网光伏发电系统在运行的过程中会受到光资源自身特性的影响，并且根据当地的气候、环境温度，以及系统自身的结构等条件的不同，所产生的发电效果也不同。笔者结合自身经验以及相关的文献，建立并网光伏发电系统的可靠性模型，并对系统进行指标机制的设定；为分析并网光伏发电系统的其他影响因素奠定了基础，可以对并网光伏发电系统做出更加深入全面的分析和研究。
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论文作者:窦王会,何晓颖,张宇,刘源
论文发表刊物:《电力设备》2017年第10期
论文发表时间:2017/8/8
标签：分布式论文; 电源论文; 系统论文; 光伏论文; 可靠性论文; 孤岛论文; 电网论文; 《电力设备》2017年第10期论文;