摘要：主要介绍城市电网光伏发电并网现状，光伏发电系统并网的形式及运行特点，研究光伏发电并网对城市电网的影响，并对光伏发电并网运行对电网带来的风险进行评价，提出相应建议。
关键词：光伏发电；微电网：孤岛效应；最大功率跟踪
1城市光伏并网的主要系统组成现状
光伏电网所涉及到的系统，主要可将其分为两种方式，分别为：集中式与分布式。其中集中式并网是指所实施的光伏并网站，其所需要用的土地面积较大，在一般情况下，都是在人烟稀少的地方建立，但是作为整个电源来说，其会直接向高压电网进行输电，因此所需成本相对较高。而对于分布式来讲，其一般是使用城市光伏建设与屋顶并网等一体化内容。对于这种并网方式来讲，其在现实中运用时，较为灵活，不仅不要对蓄电池实施安装，另外所需投入的资金也不多，关键是运用电网及电网对其进行支撑，同时还能够对负载特征考虑进去。
就当前来说，一般并网光伏系统存在两种类型，分别是无蓄电池、有蓄电池。其中无蓄电池系统在运行时，所使用的逆变器为太阳光蓄电池，其在工作时，可以将释放出来的电能，转变为电网中的交流电与电压。若是用户用电负荷超出一定值，太阳能供电便难以满足客户的用电需求，在这个时候，用户还需要在电网中买一部分缺少的电量。然而，当太阳能供电远远超出客户需求时，这时，太阳能发电所多出来的电量，便可以输入到电网当中。因此，完成并网后，所需的蓄电池便会省去，从而从某种程度来说，使其灵活性与运用范围得到提升，并能够使对应造价有所降低。而对于有蓄电池的并网光伏系统来说，其也被成为可调度光伏发电系统，在这一系统当中，所用的逆变器为关键性的主开关与负载性开关，其能够使系统电源保持不间断，另外，该系统还能够当做调节器进行运用，使电网保持稳定的同时，也能够使其质量得到提升。
2光伏发电并网对城市电网的影响
光伏发电的运行特性与传统发电厂具有很大的差异，其大规模并网必将给城市电网带来深刻的影响。
2.1对电网调度运行的影响
光伏电站具有出力随机性较强，运行难以控制等缺陷。先伏电站出力主要是受到光照因素的影响，从而使其具有随机性与波动，光伏发电并网形成规模之后，辐照强度的短期波动与周期性变化，都会造成线路电压与潮流超限，从而使得断面交换功率难以进行控制。
因光伏电站自身无旋转惯性环节，有功功率阶跃性变化，使电网短期负荷预测准确性降低，增加了传统发电和运行计划的难度，需要增加电网的旋转备用容量来保证电网稳定运行。
2.2对电网安全及电能质量的影响
对于并网完成的光伏电站，由于会和主网产生非计划解列，从而会导致孤岛运行现象的出现。这种问题出现后，会使得电压与频率难以进行控制，并会有较大幅度的波动现象出现，其不仅会对电网造成严重损坏，还会使得用户的用电设备造成损坏。因此，只有孤岛效应得以解除，才能够避免对电网正常供电系统造成的干扰，能避免线路维护人员不会因为误判带电线路而造成危险问题出现。
与电网非计划解列的光伏电站重新并网时，存在非同期合闸，损坏断路器的危险。
2.3光伏发电并网对配电线路保护的影响
一般来说，城市电网用到的低压配电方式，均为单电源放射状结构，同时使用三段式电流实施保护，从而没有方向性。对于该保护方式，是在目前存在的辐射型配电网上，对所有线路实施保护。但是，在配电网中接入分布式电源后，其注入功率会使继电保护范围缩小，不能可靠地保护整体线路，甚至在其他并联分支故障时，引起保护误动作。
2.4电力电子器件带来的电能质量问题
光伏发电系统中的逆变器采用高频开关电子器件，易产生谐波。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆兰伏电池阵列输出的功率与环境因素密切相关，光伏电池的伏一安特生呈非线性，需要MPPT（最大功率点跟踪）控制器找到光伏阵列在确定日照和温度条件下输出最大功率时对应的工作电压，以适应环境的变化，输出功率不确定性易造成电网电压波动、闪变。
2.5光伏发电并网使运行监测的范围大大延伸
电网调度运行必须随时关注发电系统的运行工况，大量光伏发电系统通过中低压配电网接入，使电网运行实时监测的范围需要有很大延伸；光伏发电作为新的发电模式，实时监测的信息类型与传统发电模式有所区别，必须对原有的电网监测系统进行扩展、升级。
2.6光伏并网发电对配电网的规划提出了新的要求
当光伏发电系统接入配电网后，配电网将由原来单一电能分配的角色转变为集电能收集、电能传输和电能分配于一体的新型电力交换系统，使传统的电力需求预测模型不再使用。在配电网的规划设计中，需要考虑光伏电站并网的数量、规模，验证各区蜮光伏电站并网的合适容量，考虑在极短情况下电网是否有足够的备用容量保持电网的稳定。
3对策
通过光伏发电，来供应电网电量，将是今后城市发展的重要趋势，因此，来对光伏发电并网给城市电网造成的影响因素进行研究之前，需要从技术角度上，来解决光伏发电并网中存在的问题。
3.1研究光伏并网发电的运行控制理论与技术
建立精确的光伏发电的动态模型，是对光伏发电运行特性研究的前提。通过研究光伏电池的输出特性，建立融合天气数据的动态模型，分析不同运行条件下光伏发电的运行规律，提高光伏发电功率预测的准确性，研究针对光伏发电特点的电网运行控制理论，为在不确定性因素较多的情况下制定切实可行的发电和运行计划提供保障。
3.2研发支撑光伏发电并网的监测、保护与控制装备
3.2.1研究光伏发电对配电网中短路电流大小、流向及分布的影响，以及含光伏电源的配电网保护与控制技术，以保证故障的快速、可靠切除。
3.2.2光伏发电存在较大的不确定性，呈阶跃性变化，谐波污染可能给所接入系统的用户带来电能质量问题，需要研究新型的电能质量综合监控技术及提高电能质量的新星装备。
3.2.3光伏发电并网使配电系统的实时监控趋于复杂化，电网运行需要监测的倍息类型和范围增加，需要研发新型的配电网监控系统。
3.3健全光伏发电接入公共电网的技术标准与规范
为了保障电网的安全稳定，引导光伏发电有序地接入大电网，必须在国家现有的技术标准及法规框架下根据城市电网自身的提点，健全光伏发电接入公共电网的技术标准与规范。
3.4研究与应用新型配电系统的规划理论与方法
建立适应光伏发电大规模并网电力需求预测模型，研究光伏发电电源的优化配置，包括选址和容量，研究光伏发电输出控制方式、接入位置和并网方式，研究其对电网谐波和电压波动与闪变的影响等，从规划层面保证配电网经济性、安全性、环保性和电能质量的综合优化。
4结束语
4.1随着国家对光伏产业的支持力度进一步加大，光伏发电并网将迎来高峰期，大规模的光伏发电并网对城市电网的影响与风险评价工作将全面展开。
4.2针对光伏发电并网对城市电网的影响，必须尽快开展相关领域的研究工作，研究制定并网技术标准，运行规程，保障电网的稳定运行。
4.3在光伏并网发电的技术标准、法律法规还不完善的情况下，城市供电局对并入城市电网的光伏电站采取“用户侧并网，自发自用”，“只监视、不调度”的原则，光伏发电项目在设计阶段需要考虑光伏电站的容量占峰值贞荷的比例，防止电能向公共电网倒送。
参考文献：
[1]催容强，赵春江，吴达成．并网型太阳能光伏发电系统[M]．北京：化学工业出版社.2007（7）10-12．
论文作者:施童飞
论文发表刊物:《电力设备》2017年第20期
论文发表时间:2017/11/20
标签：光伏论文; 电网论文; 电能论文; 系统论文; 城市论文; 电站论文; 蓄电池论文; 《电力设备》2017年第20期论文;