（中国能源建设集团山西省电力勘测设计院有限公司 山西太原 030001）
摘要：近年来人类社会的不断发展，社会用电量逐渐提高，煤炭、石油等不可再生能源的缺乏影响社会的可持续发展，寻找新的清洁能源是解决这一问题的根本方法。光伏发电具有清洁性、安全性、 实用性、经济性等特点，因此近年来光伏发电产业逐步被人们重视。但由于光伏发电系统的间歇发电性和随机波动性，会对电网的安全稳定运行造成威胁。本文对并网光伏发电系统对电网运行的影响开展研究。
关键词：并网；光伏发电；影响
1引言
我国可再生能源逐年减少，能源危机和环境污染加剧，基于这种形势，可再生能源的发电系统逐渐被重视和发展。可再生能源主要包括水力和风力、太阳能、地热能、燃料电池、生物质能和海洋能等。太阳能发电又包括太阳能热发电和光伏发电。与其他发电形式相比，光伏发电系统资源比较普遍，无污染，设备可靠，维护简单，应用不受地域条件限制，既可大规模集中供电或并网运行，亦可户型小规模安装与光伏建筑相结合。
光伏发电系统具有很多优点：发电系统可以接近负荷中心安装，电力就近平衡，可以避免长距离输电造成的功率损耗；可以提高本地负荷在大规模停电时的供电可靠性；并网逆变器的剩余容量在控制策略中加以考虑，可以作为并网点无功补偿设备或提供有源滤波服务，改善系统的电能质量。
但是光伏发电系统的间歇性和随机波动性，会引起电网的电压和频率波动和继电保护系统的误动作，且光伏发电系统经电力电子变换并网，带来电网谐波问题，恶化电网电能质量指标。目前光伏发电发展迅速，并网规模不断增大，在众多光伏发电待研究的问题中，光伏发电系统并网对系统的影响问题是一个迫切需要解决的问题。本文通过介绍光伏并网发电的类型、原理与特点，对光伏发电系统并网后对电网的影响进行了一定的阐述。
2光伏并网发电系统的类型、原理与特点
2.1 光伏并网发电系统的类型
光伏并网发电系统根据目前光伏发电的发展状况，光伏发电的并网形式归为两种：集中式光伏并网发电系统与分布式光伏并网发电系统。分布式光伏并网发电系统一般为户型（household），容量一般为几十千瓦，接入电压等级为400V的居民用电；集中式光伏并网发电系统一般为光伏并网电站系统，容量均为兆瓦级，系统所发电力直接进入电网。
2.2光伏并网发电系统的原理
光伏发电系统的基本工作原理就是在太阳光的照射下，光伏电池板产生的电能经由控制器控制充电给蓄电池，或者在负载合适的情况下直接供给负载，在日照不足或者在夜间则由通过蓄电池给直流负载供电。对于含有交流负载的光伏系统，还需要增加逆变器，将直流电转换成交流电。
光伏并网发电系统将太阳电池组件产生的直流电经过并网逆变器转换成符合电网要求的交流电之后直接接入公共电网。这种系统结构的优势在于，系统中光伏阵列所产生的电力除了供给交流负载外，多余的电力能够反馈给电网；而在阴雨天或夜晚，太阳电池组件不产生电能或者产生电能不能满足负载需求，就可以由电网供电。这种系统需要专门的并网逆变器，以保证发出的电力满足电压、频率等电性能等指标的要求。由于在逆变器中存在损耗，会有部分的能量损失。并网光伏系统可以起到调峰作用，当电网负荷过大时，能弥补电量缺额。但是，作为一种分散式发电系统，并网系统会对传统的集中供电系统的电网会产生一些不良的影响，如谐波污染、孤岛效应等。
2.3 光伏并网发电系统的特点
光伏发电系统一般具有以下特点：
（1）随机波动性【1】。光伏发电系统受环境温度、太阳能光照强度以及天气条件影响较大，导致其发电具有随机波动性。
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（2）现有主要的光伏并网逆变器的控制方式为电压源电流控制，即输入侧为电压源，输出为电流源控制，通过控制输出电流以跟踪并网点电压，达到并网的目的。
（3）并网逆变器的抗孤岛保护功能与负荷状况的相关性。 由于现有的光伏
发电容量相对于负载比例小，市电消失后电压、频率会快速衰减，抗孤岛设备可以准确检测出来。但是随着光伏发电容量不断加大，光伏并网发电系统中会有多种类型的并网逆变器（不同保护原理）接入同一并网点，导致互相干扰，同时在出现发电功率与负载基本平衡的状况时，抗 孤岛检测的时间会明显增加，甚至可能出现检测失败【2-3】。
3光伏发电并网对电网的影响
3.1电能质量问题
光伏并网发电系统只能提供有功电能，则负载的无功电流可能会影响电网末梢的供电质量。另外，光伏发电系统受受环境温度、太阳能光照强度以及天气条件影响较大，发电功率会出现间歇性和不稳定性。
3.2 谐波
光伏逆变器中含有大量的电力电子元器件，在直流逆变为交流时不可避免地会产生谐波，对电网会造成谐波污染【4】，并且在并网逆变器输出轻载时谐波明显变大【5】，在额定出力的20%以下时，电流谐波总畸变率（THD）会超过 5%【2】。
3.3电压和频率的影响
光伏日出力波动对接入点的电压稳定将产生较大影响，实验证明，随光伏注入功率的增大，接入点电压先上升后下降；随着光伏发电系统在电网中比例逐步加大，其发电有一定的随机性，会使系统的频率时常波动。
3.4 可靠性与稳定性的影响
光伏发电系统随机波动性导致对系统的供电可靠性造成一定程度的影响；随着光伏发电系统大量投入运行，所占的发电容量比例越来越高时可能会引起系统的动态稳定性问题。
3.5 对电网规划的影响
新能源出力的随机性使电源的规划方式发生变化，光伏发电系统接入对电网潮流的改变，光伏发电系统向电网反送功率的预测及负荷特性的改变，都会给电网规划产生一定的影响。
3.6对调度自动化的影响
现有光伏发电系统不具有调度自动化功能，不能参与电网频率、电压的调整，从而加大电网控制与调度运行的难度。
3.7对保护的影响
光伏并网发电系统当故障发生时，其故障电流的大小和分布明显与不接光伏电源时不同，同时光伏接入电网会成为一个多电源系统，这就要求继电保护设备具有方向性，从而需要重新考虑继电保护配合。 由于光伏电源对故障电流的助增或者分流作用，流过保护装置的故障电流可能增大也可能减小，它将改变保护的范围和灵敏度，给各个保护装置的相互配合带来问题【6】。
4总结
光伏发电作为新能源的一种重要形式能够实现可再生能源利用的优化，具有广阔的应用前景。然而大量光伏的并网运行，对电网的安全可靠运行造成影响。开展光伏并网发电对电网的影响研究，今后的研究中针对影响提出更有效的解决方法，从而使光伏发电更加安全、稳定、高效率运行。
参考文献：
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［6］ 张泽云，黄家栋，段晓波. 光伏发电系统并网时对配电网保护的影响［J］. 河北电力技术，2010，29（3）：17-19.
论文作者:牛清泉
论文发表刊物:《电力设备》2017年第30期
论文发表时间:2018/3/8
标签：光伏论文; 系统论文; 电网论文; 并网发电论文; 逆变器论文; 电压论文; 负载论文; 《电力设备》2017年第30期论文;