光伏发电系统对电力调控的影响张惠琳

光伏发电系统对电力调控的影响张惠琳

张惠琳王金龙

（华能青海发电有限公司新能源分公司青海西宁810000）

摘要：本文从对光伏发电自身的特点出发，阐述了其对电力调控产生的主要影响，并就相关问题提出了改善建议。以期提高电网运行的安全，进一步服务好新能源的发电企业。

关键词：光伏发电；电能质量；电力调控；电网安全

1.光伏发电系统的现状

中国属于具备高太阳能资源的国家，这使得国内具备了大力发展光伏发电系统的基础条件。就目前而言，随着国家在2018~2019年持续出台对环境治理及维护的相关政策，环境整治将是未来社会发展中政府着重注意和出力的区域，此外在2018年全国用电量已突破两万亿千瓦大关，同比增长了9.3%。环境整治战略加强，政策实施加快，同时电器行业迅速发展，社会用电量激增，这两个社会因素的共同发力促使大众对发电系统提出了更高的要求。

这种情况下，资源广泛、没有污染的光伏发电崛起并成为社会主流发电系统已经成为一种不可逆的趋势。2018年6月国家能源局发布《关于2018年光伏发电有关事项的通知》，先后提到十八大和十九大中的能源新战略问题，强调“清洁能源产业”将是未来的战略发展方向。而在清洁能源产业中应用度最广、代表性最强的光伏发电成为《通知》着重提及的产业发展对象。

中国是全球最大的光伏发电应用市场，国内的新增装机已保持五年世界第一，而光伏发电建设速度还在不断上升，2017年国内的光伏发电装机容量为1.3亿千瓦，2018年上升到1.4亿千瓦，光伏发电的应用市场正在以肉眼可见的速度迅速扩大，但伴随光伏技术应用而来的诸多问题也开始逐渐显现。

2.光伏发电对电力调控的影响

光伏发电为可再生的清洁能源，是未来新能源发展的重要趋势，但其与传统化石能源有着很大不同，比如发电的间歇不稳定性、波动性，昼夜功率输出的不可调整性等，均使之在与大电网并网运行后影响大电网本身的稳定性与供需平衡，这就对电力的调控工作造成了传统能源未产生过的影响。

2.1系统电能质量方面

电网的电能质量主要体现在电压、频率以及波形。而光伏发电系统其自身的工作原理决定了其此方面的缺陷性。当并网光伏发电站并网或与系统解列时，其有功与无功功率的变化均会对电网造成冲击。同时其内部光伏发电组件的启停也会造成输出的改变，从而影响电网的电能质量。而且在光伏发电产生的直流电源逆变成并网所需的交流电的过程中，将会产生大量的谐波污染。随着光伏发电在系统中所占比例的提高，其自身发电所具备的随机性与不稳定性导致电网内的频率出现经常性的波动。并且此时光伏发电产生的谐波经过能量的叠加，有可能超出系统可承受的范围。而且，系统中多个谐波源互相的影响还可能造成谐振，进一步危害大电网的安全运行

2.2发电计划方面

我国电网长期以来均以火电发电为主，其功率的输出具有良好的稳定性与可预测性。但光伏发电受到季节、温湿度、天气的影响，使其充满了随机性与不可控性，影响了系统运行的稳定性，增加了电网发电计划的制定与实施的难度，并且随着国家新能源政策的推进，光伏发电所占比例将会进一步提高，必将增加供电公司电力调控的难度。

2.3继电保护方面

光伏发电系统的并网使得电网中的潮流具有了双向性，并且电网故障时短路电流的大小、方向以及分布也会因此而有所改变。因此光伏发电系统与系统变电站均需要装设继电保护装置，防止故障后的系统失稳与对系统反送电，保护光伏发电站本身也保护系统不受到故障多次冲击。当已并网的光伏发电系统向大电网输入功率时，会使原继电保护装置的保护范围缩小，从而影响到继电保护装置工作的灵敏性与可靠性。

2.4孤岛效应

2.5调控管理方面

由于光伏发电系统运营人员不太同于原有的大型国有发电企业，其自身的需求具有一定的灵活性，并会因此出现根据其自身需求并、解列机组的情况。同时由于其自身发电原理的所受自然条件的影响，使其充满了随机性与不可控性，都使得配电网侧的能力管理增加了新的问题，也加大了调控中心调控力度的实施难度，并且随着大型并网光伏发电站的增多，其直接接入的电压等级也在提高，电网调控的管理也产生了新时期的挑战。

3.精心调控，确保电网安全

供电公司作为服务型企业，有责任与义务保障电网运行的安全与稳定，以及新能源的健康发展与使用。调控中心作为供电公司的实际执行与操作机构应就新的能源结构与工作形式做好相应的工作进步，合理安排好电网的调控，保障光伏发电站与电网的安全运行。

3.1合理应用电力法律法规

尊重科学发展进步的脚步，遵守电力市场的规律规则，结合光伏发电的自身特点与本地电网特有的运行情况，制定切实可行的电网调控管理办法，使自身的工作具有合理性与合法性，同时兼顾本地电网运行的特殊性，实现精心调控，优化调控，与时俱进，确保安全。

3.2优化电网结构与技术

光伏发电作为清洁能源具有巨大的优势，但其自身的不稳定性与不确定性也是其最大的弱点，而电网机构是否科学合理、是否符合当前能源发展的需要决定了新能源与大电网的兼容问题。毕竟一个坚强的电网才是新能源技术介入的基础。调控部门应根据本地光伏发电的规模与分布情况，合理调整电网运行方式，调整相应的继电保护配合，从而从运行上为光伏发电企业做好服务，保障国家发展新能源的正确理念。并应用直流输电以及柔性交流输电技术，改进优化能源存储技术，从短路功率与动态稳定方面着手，既维护光伏发电的健康发展，又保障电网本身的安全运行。

3.3科学规划，加强管理

在大力支持光伏发电这种新能源技术发展的同时，也要做好科学的规划，做好自身电网负荷、容量及结构的充分调研，仿真实验自身在电能质量等方面可承受的范围，确定合理的光伏发电装机容量。同时依据统一调度，分级管理电网调控原则，加强日常管理与相关人员培训，按时修改与签订调度协议，落实各级调度关系。严审相关检修计划，杜绝非故障情况下的非计划性并、解列行为。同时加强光伏变电站的自动化设备运行监控，做好信息实时采集与上报，做到充分利用新能源，合理安排计划生产，进而促进电网的进步发展。

结语

随着光伏发电技术的发展，其对电力调控的影响将进一步加深，如何在新形势下既保障光伏发电的发展又保障电网运行的安全与稳定将是供电公司调控部门工作的重中之重。由于光伏发电自身的不稳定与不确定性，传统的工作方法必将无法满足新的工作要求。这就要求不断结合情况发展制定可行的办法，调整电网结构、继电保护配置与管理手段，做好精心调控，科学规划，促进光伏发电新能源技术的发展。

参考文献：

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[2]丁明，王伟胜，王秀丽，宋云亭，陈得治，孙鸣.大规模光伏发电对电力系统影响综述[J].中国电机工程学报，2014，34（01）：1-14.