高俊清

（國網宜興市供電公司，江蘇 宜興 214200）

1 光伏發(fā)電系統對電力調控的影響

隨著光伏發(fā)電建設規(guī)模加大，建設速度不斷加快，我國成為了全球最大光伏發(fā)電使用的市場，但光伏發(fā)電系統依然會影響著電力調控，需要采取有效的防控措施。

1.1 直接影響發(fā)電計劃

到目前為止，火力發(fā)電是我國最常使用的發(fā)電方式，即應用煤炭、化石能源或其他物體來燃燒發(fā)電。雖然火力發(fā)電引起的污染問題比較嚴重，但實際的發(fā)電功率要高于光伏發(fā)電，同時也具備相對穩(wěn)定的電力。和火力發(fā)電相比，用光伏發(fā)電系統需要太陽光能的支撐。季節(jié)的更迭、空氣的濕度等環(huán)境因素都會對發(fā)電功率造成一定影響，光伏發(fā)電技術有著明顯的難以控制的特征。因此，光伏發(fā)電系統將直接影響系統的安全穩(wěn)定性，制約了光伏發(fā)電計劃的實行。光伏發(fā)電系統構成如圖1所示。

圖1 光伏發(fā)電系統構成

1.2 直接影響無功電壓

光伏發(fā)電系統的運行需要依靠太陽能光照，所以光伏發(fā)電系統具有不穩(wěn)定的特征。只要有足夠的太陽光照，光伏發(fā)電系統就可以產生大量的電能，因此，我國絕大部分的光伏發(fā)電站都建設在太陽能源充足的地區(qū)，如沙漠、高原和戈壁灘等，在一些居住人口不多的地方也會建設相應的發(fā)電站。由于光伏發(fā)電站建設的位置比較偏遠，對電能的需求量不高，對此會出現電力網絡容量極限的現象。由于光伏發(fā)電系統需要足夠的光照，并且該系統所產生的電能需要從偏遠地區(qū)運輸到其他地方，在電能運輸的過程中，電能會產生一些變化，影響著電網的平穩(wěn)性，打破了電網系統無功平衡性[1]。太陽能光伏發(fā)電系統分類及用途如表1所示。

表1 太陽能光伏發(fā)電系統分類及用途

1.3 影響電能質量

電能質量是電力系統管理工作中最為關鍵的部分，直接反映了電力企業(yè)的發(fā)展情況，也代表著電力企業(yè)的市場競爭能力，而光伏發(fā)電系統中的并網運行將直接關系著電能質量。檢測電網中電能質量的最佳方式是檢測電力系統中的波形、頻率以及電壓。相比于傳統發(fā)電系統，光伏發(fā)電系統使用的電能質量檢測方式仍然存在一些不可避免的問題，影響檢測方式的主要因素和光伏發(fā)電系統工作原理有一定聯系[2,3]。光伏發(fā)電系統原理如圖2所示。

圖2 光伏發(fā)電系統原理

假設光伏發(fā)電站正處于并網系統的運作狀態(tài)，則發(fā)電系統中的電力容量將不斷增加。由于連接光伏發(fā)電機的數量不同，原來的發(fā)電系統和電網結構會產生相應的變化，因而會讓控制電網中的潮流受到限制。一旦控制工作難度增加，便會不斷提升電力調控難度。如果光伏發(fā)電站的并網發(fā)電系統處于運作狀態(tài)，其功率的變化也會損害電力系統。此外，如果光伏發(fā)電系統中任何一個發(fā)電設備隨機啟動或停止，也會影響電力的運輸質量，或直接降低傳輸中的電能質量，最終影響用戶的用電效果[4]。

另外，諧波污染和電能質量有最直接的關系。電力諧波和光伏發(fā)電系統中的逆變器相關，如果電力能源設備增多，所使用的電器功率變大，電能消耗也會逐漸增多，如果使用高功率電器的時間較長，則諧波污染概率就會越大，電能質量也會受到影響。250 kW、500 kW及1 000 kW逆變器的技術參數比較如表2所示。

表2 技術參數比較（國網宜興市供電公司）

2 光伏發(fā)電系統發(fā)展建議

2.1 優(yōu)化配網系統設計

因為光伏發(fā)電系統出現負荷壓力將會影響整個電網的穩(wěn)定運行，所以，在設計配網過程中，應充分解析配電端的總負荷情況，根據實際情況優(yōu)化配網設計，以此提高電力調控工作效率。當光伏系統在運行時，可以采取相應的傳感器采集電網下游相關信息，之后利用通信系統將這些數據上傳到電力調控系統中，通過云計算和網絡系統功能，將會自動根據配電側的負荷數據，精準把握光伏發(fā)電系統的接入方式，從而提高配電系統設計效率。

控制系統的建設方式是：在專業(yè)電力工作人員全面分析和調查的基礎上，統計出相應的控制數據，最終把分析的結果傳輸到控制系統中，并通過數學模型的應用，研究并學習相關內容，以此分析整個系統的運作情況，從而調整負荷上限參數當系統檢測到負荷數值超出范圍后，及時采取有效的線路設計方案，從而減少光伏發(fā)電系統的負荷。此外，可以積極應用先進的計算機網絡技術，借助云計算技術等的支撐，在分析數據的功能上搭建完整的負荷變化數據庫，以此優(yōu)化系統中的數學模型，提升系統數據解析結果的客觀性和有效性[5]。

2.2 改善光伏發(fā)電系統容量設計

對于光伏發(fā)電系統容量的設計，可以采取最有效的開關控制方法，控制光伏發(fā)電系統向配電網提供的容量，以此確保系統運行時的平穩(wěn)性。當光伏發(fā)電系統容量上升后，將會提升配電網的電壓，一旦容量法超出標準數值，就會產生逆電壓的情況，嚴重損害了整個配電網的運行。對于這一問題，可以通過研究和分析電力負荷數據，把握配電網容量變化。同時在工作過程中，傳感器會深入解析整個系統的運作情況，一旦配電網電壓參數變化幅度較大，該系統將自行錄入和解析相關數據，全方位分析需要向系統接入的相應容量，并且可以結合配電網的運作方式，控制光伏發(fā)電系統的最大限度容量，準確控制電壓運輸的平穩(wěn)性[6]。

2.3 完善無功補償系統設置

使用光伏發(fā)電系統可以進一步穩(wěn)定配電網的電壓變化，一旦系統容量不夠，或者為了提高電壓的穩(wěn)定性和精準性，就得安置相應的無功補償系統。一般情況下，無功補償系統要24 h保持運行狀態(tài)，特別是沒有建設無光伏發(fā)電系統的地方，積極使用無功補償系統可以減少運行中產生的問題。在此系統上設置線損數值，同時有效使用調控系統，全方位解析無功補償系統能否進行投擲過程，在這樣的分析過程中，電力工作人員可以充分掌握系統運行情況，從而提升系統運行質量。

2.4 加大對電網結構分布的研究

因為光伏系統本身的問題會直接關系著電能質量，對此需要全面研究光伏發(fā)電站的電網負荷問題、電力系統結構以及電機容量，并在此基礎上調整電網結構的分布。同時根據電力企業(yè)的發(fā)展實力設置開放式系統，增強系統監(jiān)控功能，根據實時監(jiān)控數據的分析進行有效的規(guī)劃調整，以此提升電能質量。分層分布的跨平臺開放式系統架構如圖3所示。

圖3 監(jiān)控系統軟件構架

3 結 論

經濟社會的發(fā)展進一步推動了光伏發(fā)電技術的進步，與此同時也促進了電力調控能力的提升。在運行過程中如果光伏發(fā)電技術出現不穩(wěn)定和不可控的情況，不能只采取傳統的應對方法，應及時更新從前的工作方式，與時俱進，順應時代，使用現代化處理方式。既要根據實際調控情況和發(fā)展趨勢制定實操性強的控制方案，不斷調整電網結構，保證該結構的合理性和科學性，又要利用繼電器保護裝置以及科學的管理方式提高電力調控能力，促進光伏發(fā)電技術的創(chuàng)新和優(yōu)化。