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并网型太阳能光伏发电系统设计与电网影响发布日期：2012-10-31 21:10:30 来源：世纪新能源网摘要：从我国能源结构调整角度看，光伏发电产能的不断发展提升，在未来我国电力能源中都要承担一定比例。因此，光伏发电为代表的新能源产业发展前景仍很广阔。现实中，光伏发电的并网难等弊端也暴露出，我国光伏发电行业发展面临的现实问题，那我国并网型光伏发电系统设计会对大电网（配电网）产生哪些影响呢？本文围绕此问题进行具体阐述和分析。 太阳能光伏发电在发达国家：西班牙、德国、美国装机都超过百万kw；中国装机粗略估计为100mw左右，属于刚刚起步阶段。我国新能源发展规划在未来将扶持太阳能发电，使太阳能发电目标调整至2020年达到：180万kw到上千瓦kw。 一、 并网型太阳能光伏发电系统与关键技术 光伏系统是利用太阳电池组件和其他辅助设备将太阳能转换成电能的系统。一般分为独立系统、并网系统和混合系统。太阳能光伏发电系统的最大特点就是光伏阵列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电网网络，并网系统中pv方阵所产生电力除了供给交流负载以外，多余的电力还能及时反馈给电网。1.1并网光伏发电系统核心技术首先是mppt技术，当前最大的实施难点在于动态追踪太阳最大辐射能量，一般有四种方法：在线扰动法、微分法、下山法和模糊规则法来进行动态追踪太阳辐射能量。其次是质量控制（谐波源）的难点在于抑制注入电网的谐波电流在最低水平，主要方法有：提高载波频率、合理整定参数、滤波器设计、群控技术。最后是控制与保护的难点在于速度要求、与电网配合，保护措施主要：抗孤岛保护可整定短路、过欠压/频保护以及通讯接口对接。1.2光伏发电出力波动性曲线图1.3并网逆变器的功能 逆变功能：将光伏阵列发出的直流电转换为符合电能质量要求的交流电； 最大功率点跟踪（mppt）功能：根据光照强度实时调节控制变量、保证系 统输出最大功率。 防孤岛运行功能：当电网因故障或维修而停电时，各个用户端的光伏并网 发电系统应及时检测出停电状态并中断运行,检测时限从2个电网周期到两秒不等。 当逆变器输出功率大于其额定功率的10%时，功率因数应不小于0.85；输出功率在20%50%之间时，功率因数应不小于0.95；输出功率大于50%时，功率因数应不小于0.98。 二、并网型太阳能光伏发电对大电网（配电网）产生的影响 光伏发电功率输出受环境因素影响很大，在微网中运行，通过中低压配电网接入互联特超高压大电网，大规模并网将给整个电网带来深刻的影响，大电网在研究与实验验证手段、对光伏发电系统影响大电网机理的认识、新型配电系统的规划、电网运行控制、电网监测保护与控制装备、技术标准与规范等方面面临新的问题。 由于太阳能发电的不确定性，使大电网短期负荷预测准确性降低，增加了传统发电和运行计划的难度，断面交换功率的控制难度加大。光伏发电系统接入公共电网，使大电网中电源点增加了很多，电源点分散，单点规模小，显著增加了电源协调控制的困难，常规的无功调度及电压控制策略难以适应，将可能在电网调峰、安全备用、电压稳定和频率安全稳定等方面带来一定影响，增加了大电网运行控制的难度：因此，光伏发电大规模接入公共电网后，原有常规电源对大电网运行的调整与控制能力被削弱，给大电网安全稳定运行控制带来新问题。 合理规划设计的光伏发电等新能源分布式供能系统能有效提高可再生能源利用的效率，提高电力系统运行的安全性、经济性和对重要负荷供电的可靠性。反之，不仅不能充分发挥分布式供能系统的正面作用，还可能对配电系统的运行产生负面影响。微网设备建设和设备运行的不确定性问题将更加突出，必须在传统规划的思路与方法上有所创新。光伏发电等分布式发电的接人对配电网的供电经济性和母线电压、潮流、短路电流、网络供电可靠性等都会带来影响。由此也对规划设计提出了新的要求。 发电系统的运行状况是电网调度运行最为关注的信息。光伏发电系统通过中低压配网接入大电网，使大电网运行实时监侧的范围需要有很大延伸；光伏发电作为新的发电模式，实时监测的信息类型与传统发电模式有所区别。因此对电网监测设备有新的要求。三、改进光伏发电系统并网技术问题的途径和措施 由于包括光伏发电在内的太阳能发电在我国的发展仍处于起步阶段，很多技术尚处于发展中，有关其设计、与公共电网接人的相关标准，都远未成熟且十分缺乏。特别是，日前的技术规范与标准主要是针对并网发电设备（系统），而对大电网为了大规模接入光伏发电应具备的技术条件没有规范与约束。为了使太阳能发电产业有序发展，充分发挥大阳能发电的优势，尽量减少其接入对公共电网造成的负面影响，应尽快开展健全太阳能发电接人公共电网的技术标准与规范的工作。随着并网光伏发电规模的不断增大，对大电网的影响也越来越明显。除了在经济政策和法规方面外，也需要在技术层面积极应对光伏发电并网给大电网带来新的问题。 3.1构建光伏发电系统的实验研究和实验环境 基于典型的实际光伏发电系统，研究分析光伏发电系统的特性，在电力系统分析软件中建立光伏发电系统及其控制系统的静态和动态模型，并与实际光伏发电系统及其控制器的静态特性和动态性进行比较，从而构建完善的光伏发电系统及找控制系统的模型，使电力系统仿真分析软件具备包含光伏发电系统的大电网分析计算的能力，为进行光伏发电系统与大电网相互影响的测试与验证打下良好的技术基础。 3.2深入探究光伏发电系统与大电网相互作用机理机制 当大盆光伏发电以微网形式接入大电网后，微网与大电网间的相互作用将十分复杂。对大电网的运行特性产生重要影响，而对于这种影响的分析则需要以全新方法为基础。配电系统的安全稳定问题完全是由于微网的存在而提出的，其分析方法可能与高乐电力系统截然不同：研究目的是要揭示出微网与大电网相互作用的本质，发展相关理论和方法，为含微网配电系统的稳定分析与控制稳定理论基础网。 3.3开发含光伏发电系统的电网运行控制理论与技术 研究光伏发电系统并网后的能量优化管理方法，有助于提高系统运行的经济性，为能源的高效利用创造条件。结合光伏发电的特点，研究微网运行的安全经济调度及优化控制的理论与方法，最大限度地利用可再生能源，协调其他形式能量的合理分配，降低配电系统中的配电变乐器损耗和馈线损耗，保证整个系统运行的经济性。 3.4开发接入公共电网运行的监测、保护与控制的光伏发电系统设备 光伏发电系统通过微网的接入，彻底改变了配电系统故障的特征，使故障后电气量的变化变得十分复杂。传统的保护原理和故障检测方法将受到巨大影响，甚至无法满足要求，需要探讨新的保护方法和保护技术网。并网运行的分布式电源在发生大电网故障等情况时，与大电网断开并继续向木地负荷供电、独立运行的情况称为孤岛运行。出于用电安全和用电质量的考虑，须迅速检测出孤岛。光伏发电系统等分布式电源并入配电网以前，配电网基本呈放射状，且末端无电源，电能的流向基本是单一方向；分布式发电系统并人配电网后，个别配电网区域内的潮流流向则可能是双向的。因此需要将原有的电能计量模式由单向改为双向计量模式。 四、总结 监测、预测、掌握光伏发电运行规律，从而大幅度提高光伏发电并网安全水平，缓解光伏发电对电网运行造成的不利影响，减少调峰和旋转备用容量，促进电网安全管理和经济调度。同时，系统投运有利于带动甘肃光伏产业发展，推动酒泉百万千瓦级光伏太阳能基地建设，促进甘肃能源资源优势向经济优势转化，并发挥光伏发电在减少污染、节能减排等方面的