（河北省电力公司衡水市冀州区供电分公司 河北冀州 053200）
摘要：该文介绍了光伏发电的状况，对大电网的影响，并对光伏发电对电压稳定、防孤岛效应、无功补偿和谐波抑制等几个方面的影响进行阐述，说明光伏并网发电系统对电网调度运行影响的重要性，保证电网稳定高效地运行。
关键词：光伏并网；防孤岛效应；无功补偿；电网调度
随着政府补贴的不断增加、市场规模的陆续加大，太阳能光伏发电被大规模开发。特别是考虑到其环保、经济的重要性，无论发达国家还是发展中国家都在大力推进太阳能光伏发电工作。但是光伏发电不断发展的同时，对电网调度运行也提出了更高的要求。
1 当前光伏发电状况
目前，居民、工厂等中小规模的太阳能光伏发电系统逐步成为一种产业主流，接入到大电网与其并网运行，做为大系统的有力支撑电源，是增加光伏发电效率和规模的重要技术出路。
光伏发电并网系统是由光伏电池方阵、并网逆变器和变压器，直接将电能输入公共电网。减少了储能、释放过程，能量消耗更低，占地空间更少，且还增强了配置的灵活性、经济性。
在并网运行时，电网电压稳定一直是电力专家、技术人员的研究 重点。但光伏发电并网系统中，因光伏部分的逆变器离散动作、间歇性等特点，在输送功率或被输送功率时都会引起并入系统电压稳定的短时或较长时间的影响，这些都是需要考虑解决的问题。
并网型的光伏发电具备了以下优点，应用越来越广泛：
（1）各电站之间相互独立，利于用户自行调整、控制，且减少造成大规模停电事故发生的概率，提高用电可靠性；
（2）弥补大电网安全稳定不足问题，未来将成为集中供电方式下的不可或缺的有力补充电源，可为系统在意外灾害、某些特殊断电情况下继续供电；
（3）消除蓄电池，比独立光伏发电系统可减少25％甚至45％的投资，大大缩减发电成本。
（4）并网和退网操作灵活，增强大电网抵抗灾害能力，改善大电网各个机组之间的负荷平衡，并降低线路损耗；
（5）无运动部件，不易损坏，维护简便，尤其适合无人值守等特殊情况下使用。
2 光伏发电并网对大电网的影响
现有并网光伏系统多数不具备调度自动化功能，与电网频率、电压的整体调整有难度，会减少电网可调度发电容量，从而加大系统整体控制与调度运行的难度【1】。
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大规模的光伏系统并网，有可能将传统电网的单电源辐射状结构改变成双端甚至多端网络电网架构，这就引起故障电流大小、持续时间及方向会变化，结果可能会导致继电保护装置误动、拒动和失去选择性；在充分利用光伏发电及其并网系统优势的基础上，尽力克服光伏发电及并网系统的不足，光伏发电及并网技术会有一个大的提高，同时在电网电压级别提高的条件下，实现大规模的并网是完全可行的。
因光伏发电并网系统的的自身模式特点，并网光伏发电系统则以电流源形式并网，其输出电流相位跟踪电网电压相位变化，在此过程中通过跟踪辐射强度和组件温度等的变化，来调整输出电流幅值的变化，以使光伏发电注入并网系统的功率最大。
由此过程可知，并网光伏发电系统对输出电压不进行控制，这就造成光伏并网系统的无功功率交换很小甚至为零。在缺少无功补偿的条件下，因变压器和线路阻抗损耗的影响，光伏发电并网系统将很有可能出现系统电压不稳定情形。
光伏发电系统并网潮流的方向和大小取决于光伏发电系统和公用电网的电压和相角差。调度部门认为光伏发电系统中的逆变器端口处的输出电压可调是必要的，而电压可以通过调节变压器的分接头或通过闭环控制系统控制变流器的延迟角来控制。为了满足精确的频率要求，可以将公用电网频率作为逆变器开关频率的参考值。
3 光伏发电系统继电保护配置
3.1 常用保护配置
目前华东地区的中低压配电网主要是不接地、单侧电源、辐射型供电网络，光伏发电的并网运行将影响电网网络结构中短路电流的大小、流向及分布。因此，光伏发电系统需要接入保护装置，一方面对光伏发电系统保护，防止机组故障等发生；另一方面需要对公用电站安装继电保护装置，防止线路事故或是功率失稳。并网保护装置中一个重要的设备是功率调节器。功率调节器中除了设置有并网保护装置外，在光伏发电系统输出和并网点之间须增设另一套并网保护装置作后备保护，既可以保证在光伏逆变系统发生异常的时候，光伏发电系统不对电网产生较大的不良影响，也可以保证在电网发生故障的时候，电网不对光伏发电系统产生损坏。光伏并网保护功能有低电压保护、过电压保护、低频率保护、过频率保护、过电流保护。
3.2 并网电压等级
总装机容量在60kW以下与60～250kW的小型光伏发电站采用集中式逆变器【2】，分别并入三相220V和400V低压运行。无变压器多组串逆变器，具有过压保护、对地故障保护、过载保护、短路故障保护等完善的保护功能，并具有内置逆变采集器和RS485、RS232通信接口，可方便地获取逆变器的运行参数（直流输入电压和电流、交流输出电压和电流、功率、电网频率等）。总装机容量在250kW以上的光伏发电站大部分通过10kV或35kV线路并入电网运行。系统侧10kV或35kV电厂线，只要配置常规的过电流、电流速断保护，重合闸加装无压检定运行即可。电厂侧出线装一套方向过电流，方向限时电流闭锁电压速断保护，除此之外必须加装低压解列及低周解列装置。与电厂相邻变电所的线路一旦发生故障，低压解列与低周解列装置先动作，与大电源解列，为大系统侧变电所进线、电厂线的快速恢复送电提供有利条件。
4 光伏发电系统的影响及对策
4.1 对系统电压稳定的影响
因光伏发电并入主网，使潮流降低，从而减小馈线上电压损耗，所以负荷点电压将会变高。由于客户端电压有严格的稳定标准，为了将系统电压维持在合格范围内，保证光伏发电接入系统后的电压稳定是十分必要的。
4.2对系统孤岛效应的防治
当电网突然失压时，并网光伏发电系统仍保持对电网中的邻近部分线路供电状态的一种效应，即孤岛效应[1]。
孤岛效应会导致并网逆变系统和用电设备的损坏，还会对电力检修人员造成危险。只要孤岛电网不是为了提高供电可靠性有意配置的，调度部门应当尽快切除，快速可靠地检测出孤岛是关键。
4.3无功补偿和谐波抑制
光伏发电系统的功率因数约在0.98以上，属于纯有功输出。为满足无功补偿按分层分区和就地平衡的原则，光伏发电站应配置适当的无功补偿装置，以满足电网对无功的要求，提高电压质量，降低线损。光伏并网系统可以使用锁相环，向电网注入有功功率的同时实现对电网的无功补偿。从谐波理论和实践看，只要通过软件设定就可以实时调整并网电流的瞬时值，从而迅速改变并网电流的瞬时波形，以实现对电网的谐波对抗。
5 结束语
可以预见，在不久的将来光伏发电系统接入公用电网将会成为发电的主流之一。随着科技的发展，光伏发电并网对电网调度运行的影响必将被有效地予以解决。
参考文献：
[1]冯绍兴，高金峰，李肖． 一种光伏发电并网对系统电压稳定的影响分析【J】，电测与仪表，2014．
[2]冯绍兴，赵雷，李玉峰．基于分岔理论的光伏并网分岔研究【J】，硅谷，2013．
论文作者:宋立军
论文发表刊物:《电力设备》2016年第18期
论文发表时间:2016/12/5
标签：光伏论文; 电网论文; 系统论文; 电压论文; 电流论文; 逆变器论文; 孤岛论文; 《电力设备》2016年第18期论文;