光伏发电对配电网的影响分析_1

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光伏发电对配电网的影响分析

发布时间:2022-12-28T01:45:44.215Z 来源:《中国电业与能源》2022年第17期 作者: 晋荣

[导读] 当前随着社会经济的发展和人民生活水的提升

晋荣

陕西龙门钢铁有限责任公司 陕西 韩城 715400

摘要:当前随着社会经济的发展和人民生活水的提升,人们对能源的需求越来越高。光伏发电以其清洁性、经济性得到了突飞猛进的发展,各行各业也对其应用性开始深入的研究。随着大规模光伏发电系统接入配电网中,配电网中的电压、潮流分布、网络损耗、运行特

性都受到了一定的影响,因此研究光伏发电对配电网的影响变得更加有价值,更具有实际意义。

关键词:光伏发电;配电网

1 光伏发电发展状况及相关研究

中国地域广阔,为了给一些边远地区大范围持续供电,需要建立较长距离的供电线路,这些都增加了线路的有功损耗,不利于现代电网的经济运行,而这些地方具有很好的光照条件,例如内蒙古、西藏、新疆等,若是合理地利用其太阳能资源优势,建立含光伏发电的配

电网供电系统,就能在满足环保供电的基础上,大大减少电网的线路损耗,还能够提高系统运行的稳定性。为此,中国从1958年开始了对

光伏发电的深入研究,并研制出了第一块硅晶体,自此开始了中国的光伏发电革命。2005—2013年,中国光伏发电的装机容量呈现持续增

长趋势,其中,在2012年光伏发电累积装机容量达到了18.02 GW,在2016年更是达到了77.42 GW,其装机容量在全球的总装机容量中以

49.34%的比例占有首要位置,无疑是太阳能光伏发电大国。

现今社会是经济与科技突飞猛进的新时代,而电力能源是社会生存与发展的重要保障,没有电力系统的支撑,全球的大多数产业都将处于瘫痪状态,严重阻碍经济的发展,且影响人们的生活。据有效统计,全球约90%的产业是依赖大电网以集中方式进行电力传输的,但

是这样的供电方式缺乏一定的可靠性,其主要原因是电力系统中的小范围停电故障会直接影响到系统的稳定运行,其中系统的孤岛运行更

是直接影响系统频率,有可能引起电网大面积的停电,甚至导致电网的崩溃,而光伏发电方式能够改善此种情况。通常的集中供电多是采

用不可更新资源进行较远距离的电力传输,虽然这样提供了强大的电力供应,但是其带来的环境污染和一次性能源危机不容忽视。基于

此,太阳能光伏发电以其环保、节能、大规模、灵活性,并且可以以分布式发电方式接入到电力系统中等诸多优点在现今电力行业中突显

出来。

2 并网光伏发电系统的简介与构成

2.1 并网光伏发电系统的简介

太阳能光伏发电的原理是通过光伏板中的单晶硅及电力电子设备将自然界中光能转换为电网中电能的过程。随着电网的建设发展和技术水平的提高,光伏发电已经成为除了火力发电和风力发电以外第三大发电主体,给新能源发电领域带来了更多机遇和挑战。目前光伏发

电并网主要有以2种形式:一种是光伏发电运行在独立于电网的孤网中,另一种是光伏发电运行在公共电网中。

2.2 并网光伏发电系统的构成

一般对于并网光伏发电系统的研究是通过一次系统和二次系统分别进行研究的。并网光伏发电系统并网的一次系统主要包括光伏电池方阵、逆变器,二次系统主要包括光伏控制器、防孤岛保护装置。并网光伏发电系统是通过光伏电池方阵实现能量的供应,然后通过逆变

器将光伏电池发出的直流电转变为交流电。采用逆变器的原因是配电网的负荷几乎为交流电源设计的负载,而光伏发电输出的却是直流

电,为了满足用户的需求,需要用此装置将配电网不需要的直流电逆变为配网负载所需的交流电。逆变器除了逆变电流外,其另外具有的

重要作用是自动运行、停机功能以及最大功率跟踪控制功能。光伏控制器是通过自动控制手段调节与控制光伏电池与储能蓄电装置之间充

电过程和储能蓄电装置向电源调节器输电的过程,其中也包含了信息化采集功能,通过电脑数字信息集控和监督测试调控手段来迅速、实

时地收集目前光伏发电的工作情况,得到并网光伏发电电站的工作数据。目的都是使光伏控制器能够很大程度地估算出光伏系统设计的科

学性以及检测网络元件是否具有稳定性。

3 光伏发电对配电网的影响

3.1 对配电网网损的影响

当光伏发电以分布式电源的形式接入到配电网中时,会对配电网的网损产生以下2种影响:①对配电网的网损产生积极的影响,即降低了配电网的总网损,但是在计算单条线路的网损时,也有可能其值有所增加。造成这种现象的原因是当某些配电网的节点本身负载较大,

而接入的光伏容量和其相比并不大时,接入的光伏在降低这条线路的电量损耗方面做功不多,为此并不能使得这条配电支路的损耗有所减

少,但是光伏的接入会使得线路的潮流计算发生变化,进而最终计算整个配电网的电量损耗时,其值是有所降低的。②光伏的接入对配电

网的网损产生消极的影响,即增加了配电网的总损耗。造成这种现象的原因是光伏并入配电网的节点位置和并入的容量不科学,此时配电

网网损不仅不能够减少反而使其值增加。当并入配电网的光伏总容量超过总负载的2倍甚至更多倍,且光伏并入配电网某些地方的容量超过

该处的负载容量时,这样的光伏并入配电网的方案获得的配电网的总电量损耗就是升高的,也得到了较低的做功效率。所以光伏以分布式

电源并接入配电网时,要注意其安装节点位置、容量等。

3.2 对电压稳定性的影响

光伏发电以分布式电源的形式并接入配电网时,能够提高配电网节点电压幅值。这是因为当光伏发电以负的负荷并接入配电网中时,完全可能将原来的潮流方向改变成其他流向,使得最终的配电网的电压幅值增加。太阳能光伏发电的输出电量与太阳能辐射的强弱有关,

具有随机性变化的趋势,这样的光伏电源使得配电网的节点电压容易出现电压闪变和电压谐波。电压闪变严重影响了配电网输出电压的稳

定性,产生这种现象的原因是光伏在工作状态与停工状态之间切换时,光伏发电和其他装置会互相影响,进而使得电压发生闪变现象,造

成电压不稳定情况的出现。光伏接入配电网中使得电压谐波出现的原因是光伏并网时所必须接入的众多电力电子元件以及这些元件经常性地动作会增加系统内谐波的出现,特别是电源调节器的逆变过程都增加了谐波的出现概率。

3.3 对配电系统运行可靠性影响

当光伏发电作为备用电源进行发电时,能够对系统发生故障或线路正常检修以及春查、秋查的系统预试等造成的配电网断电事件起到很好的后备电源作用,避免出现一些重要电力用户的失负荷现象。这样的电力供应无疑增加了配电网安全运行的供电可靠性。当光伏发电

以分布式电源并接入公共配电网时,对配电网的供电可靠性也有所影响,表现为积极或消极的影响,这也是由光伏发电的随机性所决定

的。当光伏发电与公共配电网消极地相互影响工作时,或是光伏发电的输出电能极其不稳定,很容易使得配电网的供电可靠性下降。

当光伏发电并接入配电网时产生的另外一个不利因素是有可能增加系统震荡的时间,这是对配电网安全可靠性的严重威胁。造成这种现象的原因是当光伏发电以较大容量接入到配电系统中时,若配电网故障引发震荡时,光伏的接入不能抑制震荡的发展,反而增加其震荡

的趋势。为了避免这种情况的发生,光伏接入配电网的容量要结合配电网的实际负荷情况。

4 结论

本文阐述了光伏发电对配电网的几点影响,并进行了详细的分析,为提高配电网系统的经济运行性、改善系统运行状态以及提高供电可靠性提供了理论基础及合理的方案依据。

参考文献

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