徐州华电电力勘察设计有限公司 221005
摘要：并网发电是开发和利用太阳能的重要途径，结合当前光伏并网发电的发展趋势，本文系统阐述了光伏电站接入系统后对电网潮流分布、网损、系统保护、电压质量以及电力系统调峰等方面的影响，并结合实际案例，针对上述影响提出相关建议，以便尽量减少甚至消除光伏电站接入系统对电网产生的不利影响，保证电网安全、稳定和经济运行。
关键词：光伏电站；并网；电能质量；负荷；潮流；影响；建议
0 引言
进入21世纪以来，太阳能光伏发电产业得到迅速的发展，作为一种可持续的能源替代方式，其在世界范围内得到广泛应用。大型并网光伏发电站[1]是光伏发电迈向电力规模应用的必然结果，国内外光伏电站正在从中小规模向大规模发展。由于太阳能发电具有间歇性特点，其大规模接入电力系统会对电网结构和运行产生显著影响。本文根据并网光伏发电系统[2]的特点对其接入系统后对电网带来的影响进行分析，并提出相关建议。
1对电网调峰的影响及相关建议
1.1对负荷峰谷差影响分析
根据已投运的光伏电站实际运行情况来看，夏季光伏电站发电时间为6：00-18：00，其中10：00-15：00期间光伏电站发电功率为最高，可达到其装机容量的85%-90%，冬季光伏电站发电时间为7：30-17：00，其中11：00-14：00期间光伏电站发电功率为最高，可达到其装机容量的85%-90%。从光伏电站的发电特点可以看出接入公共连接点的光伏电站在白天发电可以消减当地白天峰值负荷，但却无法消减晚峰。
1.2对电网调峰影响分析
当系统中有光伏电站出力时，系统中其他常规电源出力必须同时调整以让出部分负荷由光伏系统供电，当光伏电站受天气影响出力骤降时，其他电源出力必须迅速增加，为光伏电站的有功出力提供补偿调节。而且由于光伏发电系统出力的波动远比正常负荷波动大得多，因此电网必须为光伏发电系统提供足够的旋转备用容量，也即是对光伏发电的“调峰”。
根据上述分析可知，随着系统内光伏电站出力容量的增大，对电网调峰能力的要求也相应提高，即电网必须为光伏发电系统提供更多的旋转备用容量。根据相关资料研究表明，电网中光伏最大出力容量占电网最大负荷比例小于10%时，系统的等效负荷最大峰谷差率不大于20%，此时基本不影响电网调峰；而当该比例上升至50%时，等效负荷的最大峰谷差率将达到62.3%，此时将给电网调峰带来极大困难。
1.3结论
通过上述分析可以看出，光伏电站的接入并不能减少电网常规电源的装机容量，相反还需要电网为其配备一定的旋转备用容量以满足调峰的要求。且随着电网中光伏最大出力容量占电网最大负荷比例不断增加，系统等效负荷最大峰谷差也将线性增加，电网调峰愈加困难。
1.4相关建议
针对上述影响，建议采取以下几种措施来应对。
1.优化电源结构，增加系统调峰电源，加大常规燃煤发电厂调峰能力或加强需求侧管理，以减小负荷峰谷差；
2.加强光伏电站有功功率调节能力，做好光伏电站功率预测，光伏电站每天提交次日光伏发电功率申报曲线，由调度部门根据电网运行情况合理安排电源开机方式；
3.合理规划光伏接入系统容量，根据相关资料研究表明，光伏并网接入容量一般按系统最大负荷的30%以下考虑为宜。
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2对继电保护及安全自动装置的影响及相关建议
2.1对继电保护配置影响分析
今典光伏以双回10kV线路接入110kV马坡变10kV母线，由于110kV马坡变为终端变电站，其110kV侧并未配置线路保护，而当光伏电站接入后，若马坡变110kV进线线路发生短路故障，单靠对侧线路保护跳闸已无法切除故障点，此时光伏电站仍会向故障点送短路电流。
2.2孤岛现象[3，4]对重合闸的影响
电网失压时，光伏电站仍保持对失压电网中的某一部分线路继续供电的状态称为孤岛现象。非计划性孤岛效应的发生，可能危及线路维护人员和用户的生命安全，使得孤岛中的频率和电压失去控制。
当孤岛形成后，在线路断路器断开到重合闸动作这段时间内，光伏电站与系统侧电源电势角将摆开，电势角达到一定值时将造成非同期重合闸。
2.3结论
从上述分析中可以看出，光伏并网系统大规模运行后，对电网结构以及短路电流分布将产生深刻影响，因此需要重新考虑网络的继电保护配置。另外由于可能产生的孤岛效应给电网带来的不利影响，将对系统安全自动装置提出新的要求，以保证电网的安全稳定运行。
2.4相关建议
1.对于光伏电站接入终端变电站的情况，建议在该变电站高压侧进线电源两侧装设光纤差动保护，条件不具备时也可装设三段式方向距离保护。
2.在光伏电站侧加装逆变器防孤岛保护，要求光伏系统必须在电网失压2s以内停止向电网线路送电。
3.对系统变侧保护及自动装置二次回路进行调整，使得主变保护和备投动作时联切光伏并网线路。
3对电压质量的影响及相关建议
3.1对公共连接点电压偏差[5] 影响分析
根据《光伏电站接入电力系统技术规定》（GB19964-2012）第6.2.2 条相关规定，对于10kV-35kV电压等级并网的光伏电站功率因数应能在超前0.98-滞后0.98范围内连续可调。即在系统负荷高峰时，光伏电站应以滞后0.98功率因数运行，向系统发出容性无功，补偿系统容性无功缺额，以支撑公共连接点电压水平；在系统负荷低谷时，光伏电站应以超前0.98功率因数运行，从系统侧吸收容性无功，防止公共连接点电压越限。
3.2对公共连接点电压波动[6]影响分析
太阳光照强度的变化在很大程度上影响着太阳能光伏发电装置的实际出力的变化，白天光照最强，发电装置出力最大，夜晚光照最弱，发电装置出力为零。因此，除设备故障因素以外，发电装置的出力随天气、日照、温度等自然因素而变化，而出力的变化将在公共连接点处产生电压波动。
3.3结论
根据上述分析，由于逆变器所发无功的不可控性，将对公共连接点处电压水平的调节带来困难。另外，由于光伏电站出力的不稳定性将可能引起公共连接点电压的大范围波动。
3.4相关建议
1.光伏电站侧加装动态无功补偿装置，保证光伏电站功率因数应能在超前0.98-滞后0.98范围内连续可调。
2.在进行光伏电站接入系统设计时，应合理选择公共连接点，尽量选择短路容量较大的公共连接点。
4总结
光伏系统由于其先天的局限性，并网发电后对电网调峰、潮流分布、系统保护及电压质量等方面均会产生或多或少的不利影响，针对各种不利影响，文章中提出了相关建议以求将上述影响降至最低。综上所述，光伏并网发电建议因地制宜，根据各地方电网特点具体分析，合理制定并网容量、功率控制、电压调节以及继电保护配置等技术要求。
参考文献
[1] 中华人民共和国标准，GB/T 19964-2012《 光伏发电站接入电力系统技术规定》[S].
[2] 贾要勤，杨仲庆.分布式可再生能源发电系统研究[J].电力电子技术，2005，（4）.
[3] 中华人民共和国标准，GB/T 19939-2005《 光伏系统并网技术要求》[S].
[4] 国家电网公司Q/GDW617-2011《光伏电站接入电网技术规定》[S].
[5] 中华人民共和国标准，GB/T 12325-2008[S].
[6] 中华人民共和国标准，GB/T 12326-2008[S].
论文作者:任泳橙
论文发表刊物:《电力技术》2016年第10期
论文发表时间:2017/1/9
标签：光伏论文; 电站论文; 电网论文; 系统论文; 接点论文; 负荷论文; 电压论文; 《电力技术》2016年第10期论文;