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摘要：近年来，以太阳能、风能、生物质能、地热能为代表的可再生能源发电技术发展迅速，特别是光伏发电技术，因其资源丰富、清洁无污染、发电成本低等诸多优点发展尤为迅猛。截至2017年底，我国光伏发电装机量达1．3亿千瓦，同比增长68．7%，连续3年位居全球首位;新增光伏发电装机5306万千瓦，增幅达53．6%，连续5年位居世界第一，展现出广阔的发展前景。所以，开展光伏并网发电对电网影响的研究工作，对构建稳定坚强智能电网具有重要意义。
关键词：光伏发电并网；电网；问题
引言
我国太阳能资源十分的丰富，排除西南以及黑龙江边境地区外均为高太阳能资源区，这对发展光伏发电系统十分有力。同时，光伏发电也存在着诸多问题，如功率输出不稳定，可调度性差，并具有间歇性发电和随机波动性变化的特点。这些都对电力调控造成一定影响，对电网工作的管理与操作提出了一定的挑战。因此，本文就光伏发电系统对电网的影响进行了分析与探讨。
1、光伏发电及并网发电系统简介
太阳能光伏发电技术是指通过半导体界面的光生伏特效应将光能转换为电能的一种发电技术，其工作原理是半导体PN结的光生伏打效应。如图1是光伏发电原理示意图，在接受太阳光照射时，部分拥有特定能量的光子进入半导体内，将会产生带负电荷的电子和因失去电子而带正电荷的空穴，在PN结产生的静电场的作用下，电子将向N型半导体运动，而空穴则向P型半导体运动，并各自聚集在两电极部分，达到动态平衡后，PN节中会产生一定的电势差，如果接通外部负载，负载中就会有电流通过。光伏电池阵列发出的直流电经过逆变器转化为符合要求的交流电后直接或通过变压器接入电网。
图1太阳能光伏发电原理示意图
图2是典型的分布式光伏并网发电系统控制示意图，可以看出其主要由光伏阵列、逆变器以及滤波器构成。在分布式光伏接入电网运行时，通过对光伏阵列的最大功率点跟踪MPPT和并网电流的检测，将信息实时传递到逆变器中，从而不断调节逆变器输出的电压电流，向电网提供合格的电能。
图2典型光伏并网发电系统控制示意图
2、光伏发电并网电网面临的问题
2.1 光伏发电并网对电网影响的相关研究不够完善
从实际的角度来讲，光伏发电的特点在于工作地点时常会发生变化，从而使得工作人员无法对其进行主动的调整和控制，且输出功率有限。虽然在光伏发电并网技术当中，与大电网的接入点上的实际功率较小，但是因为接入点之间的电位差，以及接入点的分布差异现状，使得光伏发电并网大电网之时，会与后者之间彼此产生一定的影响。当前在实际发展中针对该类现象进行研究及处理优化，是保证整个电网运行安全性和稳定性的重要举措。从目前的情况来看在理论层面进行分析，光伏发电并网对于大电网影响的相关研究和探索依然不够完善，因此在实际发展中光伏发电并网大电网运行中，也出现了较多的不良现象。例如光伏发电并网大电网运行中，因接入点过多及分散过多，产生的电位差波动，引起的区域供电段频繁跳闸，电压不稳定，供电质量差的现象也较为多见。分析在具体应用的过程中该类不良现象的出现，主要造成的影响为：电网线损增大，电气设备损耗过大，电网供电质量下降，供电稳定性下降。
2.2 配电系统规划需要改进
就光伏发电系统自身而言，与常规的配电系统相比，存在着很大的差异。将光伏发电系统与配电系统进行连接之后，整个系统的配电工作除了电能的输送和配置，还增加了电能的收集。在进行配电工作的过程当中，能够形成一个整体的电力交换过程。从某种意义上来讲，光伏发电系统在实际应用的过程当中，很容易对配电系统造成一定的污染，因而需要配电系统规划工作与常规方式不同，利用合理有效的方式来完成，以此能够有效地改变以往传统的理念，并且在深入研究的过程当中勇于创新，提出新型的配置。到目前为止，配电系统的规划工作还需要进行较大的改进和完善，目前还不能充分满足光伏发电并网大电网工作性能的实际要求。
2.3 自然天气因素的影响
如果有恶劣天气出现，很容易对光伏发电造成非常严重的影响。特别是在雷电天气当中，一些云层的表面会存在大量的电荷，与电网电线之间产生作用和影响，造成电网系统当中产生高电压，从而使得电网运行的过程当中存在着非常严重的威胁。这个时候，如果有闪电通过高电压空间，就会对整个电网系统造成极为严重的破坏。不仅如此，闪电会产生强大的瞬间电流，对用户的用电安全也会造成严重的威胁，使得用户的正常用电无法得到有效的保证，并且给电力企业带来严重的经济损失。
3、光伏发电并入电网的方法
3.1深入研究作用机理
光伏发电通过微电网的形式与电网进行并入时会产生相应的作用，这种作用会对电网的运行产生一定的影响。在分析影响时需要采用多元化的方法。微电网会对电网的安全以及稳定造成影响，因此分析方法与高压系统有所不同，研究工作开展中需要深入分析影响，对影响出现的机理进行讨论，形成相应的理论，为光伏发电并入电网奠定理论基础。
3.2构建系统验证环境
在对光伏发电系统进行分析时要构建相应的模型，并与发电系统的动态及静态进行相应的对比，这样可以完善模型，保证模型构建的合理性。使分析软件具有计算能力，为两者的融合提供技术指导。在进行光伏发电系统建模研究的基础上，建立光伏发电系统并网的典型案例，包括典型光伏发电系统、光伏发电系统典型运行方式、典型控制措施等，然后对案例进行仿真计算，通过对这些典型案例的不断积累，建立光伏发电系统并网的典型案例数据库，为仿真分析研究光伏发电系统对大电网安全稳定影响提供良好的实验环境。
3.3研发控制设备
要想实现两者的顺利并入还需要研发相应的控制设备，光伏发电并入电网会丰富电网的故障类型，传统的故障检测方法无法满足工作的需求，因此需要研发新型保护技术。并网过程中会出现孤岛现象，孤岛现象指的是并网过程中电源在出现故障时继续供电，为了保证用电的安全，需要定期进行检查了解是否存在孤岛现象，如果发现孤岛现象要及时的解决，减少孤岛现象对并网工的影响，保证并网工作的顺利进行。
3.4建设微电网技术配套
最后光伏发电系统并入电网时要建设微电网技术配套，在建设微电网技术配套时需要充分的了解各项技术指标及特性，确定技术要求。技术规范制定时还需要考虑到光伏发电系统的规模、系统运行过程中接入的电压数量以及电能等，这样可以使技术规范制定的更具有针对性，更合理。合理的制定技术规范具有重要的作用，规范的制定可以为光伏发电并入电网工作提供指导，保证电网的稳定，避免对电网产生危害。
结束语
并网光伏发电系统对于电网具有一定的影响，这些影响体现在很多方面。光伏发电是当今社会重要的发电形式，因此需要加快光伏发电技术的研发，储能技术、谐波抑制、新型逆变器这些都是未来研究工作的重点，这些技术的研发能够提升光伏发电的效率。光伏发电系统在并入电网时可以通过以下的途径：深入研究作用机理、构建系统验证环境、研发控制设备以及建设微电网技术配套，这样可以实现两者的协调发展。
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[5]邹超文．简析光伏并网发电系统对电网的影响［J］．低碳世界，2016，(36):15-17．
论文作者:周波
论文发表刊物:《电力设备》2018年第30期
论文发表时间:2019/4/11
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