引言

我國針對現(xiàn)階段經濟發(fā)展與能源緊張之間的矛盾問題,提出了節(jié)能減排的口號,以此減少對不可再生能源的依賴,使用可再生的新能源進行生產運行與活動。我國的供電局勢一直處于供不應求的狀態(tài),因此國家電網、供電單位提出了多方面的改進措施,例如西電東輸、峰谷供電等,但是這僅能緩解部分供電危機,而采用目前應用效果極佳的分布式光伏發(fā)電技術,可以保證滿足區(qū)域內所有用電群體的用電需求,確保人們可以順利開展各項活動。

1分布式光伏電源概述

使用可再生的太陽能進行電能轉化時,可以使用太陽能電池板將太陽能轉化為電能,這種獲取電能的裝置即光伏電源,其依托太陽的光生伏特效應,將太陽發(fā)出的熱量,在電池板等裝置的作用下,生產出電能,這種電能可以作為有效的電源供應給所需的人使用。光伏電源的裝置結構主要包括三部分,即控制器、太陽能電池板、逆變器,在共同作用下進行電能的發(fā)電與儲存。這種電源的電壓等級較低,在生產使用的過程中,不會對環(huán)境造成破壞,使用靈活,尤其是對于一些偏遠山區(qū)的居民而言,使用太陽能供電的效果好于電網供電,其應用優(yōu)勢非常明顯。

在使用區(qū)域發(fā)電后,該電源可以獨立使用,或者可以連接周邊的配電網共同配電,如圖1所示。其有著較強的地區(qū)適應性,儲備的電能基本可以供應本地區(qū)人們的用電所需。但是在進行電能轉化時,太陽能受氣候等因素干擾,容易出現(xiàn)輸出功率異常等情況,并網運行可能會對配電網運行的穩(wěn)定性產生影響,使得電網的負荷調控無法順利進行?，F(xiàn)階段,國家電網公司對于分布式光伏并網工作提出了規(guī)范性要求,使得光伏電源需要按照要求進行并網輸電,減少并網后的不利影響。要求指出,首先,并網后光伏電源可以為電網輸送電力資源,且能夠促使電網穩(wěn)定運行。其次,接入的光伏電源數量需要控制,多個電源的總體影響較大,且接入的總容量需控制,不可超過上級變壓器有效負荷量的1/4。最后,該電源的短路和額定電流的比值需要在10kV以上:根據電網條件、裝機容量,確定并網電壓等級,一般光伏電源的電壓值處于8kV以下,或者低于8kV時,配電網的電壓值即為220kV等。如果接入的低電壓、高電壓均符合并網標準,則可以先進行低電壓的并網。因此,供電單位在本地區(qū)的供電中,根據該項標準對并網工作進行檢查監(jiān)督,找出影響電網穩(wěn)定性的因素,及時采取有效的手段進行規(guī)避處理,確保分布式光伏并網工作的安全可靠性。

2分布式光伏并網對配電網的影響分析

2.1電網運行控制不佳

對于太陽能資源的有效利用,可以采用光伏并網來實現(xiàn),但是大規(guī)模應用后,一旦供電環(huán)境較為惡劣,供電單位的工作人員無法對變化的并網功率進行監(jiān)控把握,以及對于電能的負荷增長也無法做出準確判斷,電力調度工作面臨較多困難。太陽能發(fā)電受到較多不穩(wěn)定因素的干擾,在發(fā)生嚴重的問題后,工作人員需要使用傳統(tǒng)的手段進行發(fā)電,重新制定供電計劃,這將無法保證人們的生活用電。如果并網后,配電網接入的分布式光伏電源較多,電網的調峰壓力、調頻將會受到明顯影響,存在非常嚴重的峰谷差異。此外,在公共電網中,接入該種電源,使得電源點的數量、分布區(qū)域變多、變廣,在電力系統(tǒng)無法對所有電源點控制的情況下,需要進行科學合理的供電調控,加強電網的運行效率。但處理不當易使得電力系統(tǒng)的多個供電設備、電壓值、電網調峰出現(xiàn)問題,控制效果不佳,最終造成配電網運行安全事故。

2.2電能質量受損

并網運行后,需要在高頻調制下,開始逆變器的運行工作,但是這種運行方式易產生諧波,使得電能輸出的質量受損,且諧波在放大之后,輸出功率也會發(fā)生相應變化,導致整個電網的電壓不穩(wěn)。同時,以往常規(guī)的配電網電能供應模式為單一式供應,但是在接入光伏電源后,由于各個接入點的電壓不同,需要對接入電源后獲得的電能進行集中式管理,以此統(tǒng)一進行電能的分配,這使得配電網工作涉及的環(huán)節(jié)較多,電能質量在諧波、電壓閃變等因素的影響下出現(xiàn)質量問題。

2.3孤島效應

該問題多發(fā)生在分布式光伏電源與公共電網并網之后,在電網供電中,一旦其中的公共電網存在故障斷電問題,無法正常給用戶供電后,由于不能及時、快速地查找故障原因,而光伏電源的供電工作還在繼續(xù)進行,使得諸多處于孤島地區(qū)的用戶無法有效用電,造成了孤島效應。此時設備故障檢修人員直接對設備進行檢查維修,很容易引發(fā)安全事故。此外,在孤島效應下,主電網與該電網由于操作不同步,會出現(xiàn)嚴重的過電壓問題。

3分布式光伏并網對配電網影響的改進措施

3.1電網運行控制不佳的改善方法

針對并網之后的電網控制效果不良問題,供電單位可以使用光伏發(fā)電功率預測技術等手段,對光伏電源接入后的自身功率變化情況以及并網后的電源控制進行監(jiān)控,使得光伏電源以及其他的電源均可以在自動化控制下,實現(xiàn)動態(tài)化的監(jiān)督管理以及供電的協(xié)調配置。首先可以在光伏電源接入后,對于電源周圍的太陽能光照強度、云層的厚度等數據進行準確調查,然后利用技術構建光伏發(fā)電功率預測模型,根據氣候的變化情況,預測同一類、不同季節(jié)太陽能發(fā)電時的功率數據,找出其中的規(guī)律,為并網后電網有效運行的控制工作提供依據。其次,結合供電區(qū)域的光照情況,調整光伏電源的設置區(qū)域,以此提高光伏電源的穩(wěn)定性。例如可以在照射強度高的區(qū)域,多進行光伏電源裝置的設置等。最后,可以在發(fā)電時多進行儲能裝置的設置,在電源供應中,可能出現(xiàn)供電功率不穩(wěn)定情況,需要使用儲備好的電能以實現(xiàn)有效供給,提高電網的運行效率。

3.2電能質量受損的改善方法

供電單位可以在并網之前,對于光伏電源以及各個接入點的電能質量進行綜合性管理,應用在線監(jiān)測手段對電能的質量進行檢查,如果發(fā)現(xiàn)電壓波動,或者大量諧波干擾,可快速采取措施,加強對電能質量的維護。

3.3孤島效應的改善方法

對于該問題可以通過檢修手段進行檢測,如圖2所示,以此有針對性地進行故障處理。目前較常用的檢測手段有被動式檢測法。當電網斷電后,使用該手段可以對逆變器的工作參數進行調查,如果檢出的輸出功率以及負載功率之間存在較大的差異,就表明存在孤島效應,當上述兩個功率的值相差不大時,該法檢出的效果不理想。同時,還可以使用主動式檢測法。該法在檢查時,需要對逆變器主動進行參數調整,以此來對電網的運行進行干擾。如果這些干擾參數無法被檢測到,表明電網不存在孤島效應,有故障問題發(fā)生時,逆變器的異常參數會遠遠超出標準值以及調節(jié)的數值,以便可以檢測出該種效應情況。使用主動式檢驗手段后,檢測人員可以獲得精度值較高的參數,但是存在控制難度大等問題。此外,還有故障信號檢測法。供電設備的監(jiān)控系統(tǒng)會在故障發(fā)生后,及時發(fā)出光伏電源的異常信號,工作人員可迅速對并網活動進行調整或切斷。目前,被動檢測和主動檢測兩種方法聯(lián)合使用對于檢測孤島效應的效果較好。

4結語

面對當前社會中存在的供電問題,需要在全國各地區(qū)進行分布式光伏電源的應用推廣工作,但是其在與配電網進行并網供電的過程中,供電單位需要對常見的問題多進行研究,以便能夠在應用之前,通過合理的施工與調節(jié),減少問題的發(fā)生率,并且便于配電網檢修人員在供電期間發(fā)生故障問題時,能夠準確找到問題的原因與解決方法,不斷提高配網供電的效率和質量。