光伏发电接入智能配电网后的系统问题综述

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  摘要:随着我国经济的快速发展,科技的不断进步,人们的生活水平不断提高,人们在使用电能时更加注重节能环保,其中光伏发电是节约型的能源供电方式,在应用过程中有很多问题,影响电力系统的供电情况。本文对光伏发电接入智能配电网后出现的系统问题进行论述,探讨怎样解决光伏发电并网带来的影响,为创造绿色节能的供电模式做出贡献。
  关键词:广泛发电;智能配电网;系统问题;供电模式
  一、光伏电源的系统运行的原理
  光伏发电是利用光伏电池阵列将太阳能转换为直流电,通过通过直流/交流并网逆变器将直流电转为交流电,然后并入电网。光伏并网发电系统的模型由太阳能光伏阵列、并网逆变器、计量装置及配电系统组成,逆变装置分为单级式逆变和多级逆变,多级式逆变便于实现最大功率跟踪控制和直流电压的控制,由于电力电子器件结构比较复杂,增加电能损耗,接入电网时对电网产生一定的影响。在电网输送电能的时候,由于太阳能光照受四季、昼夜等气象条件的影响,造成输出功率的波动,电力电子设备的使用对电网的谐波产生一定的影响。为了使电网可以安全稳定经济地运行,光伏系统发出的电能质量应在谐波、电压、频率等满足国家的相关标准。
  二、光伏发电接入智能配电网的特点
  1.电能质量分析
  如果将光伏发电电源设备直接连接在配电网上,会产生很多问题,导致电能质量不稳定,主要会产生电压闪变或出现谐波,产生电压脉冲,导致电压急剧跌落,导致频率变化,出现短时间的断电等。使用光伏发电设备和配电网中间加入逆变器,通过降低光伏发电设备的输出功率减少设备对电压的影响,对于谐波问题可以采用在谐波出现频次较高的母线上加装特殊滤波器,逆变器上并联接入源滤波器,使用最大功率点对电源点电压进行稳定调节实现对电流的控制,减少电压的谐波,应加强推进对电能质量监控体系的研究和开发。
  2.继电保护设计
  光伏发电单元设备并入配电以后,会有很多电源,要求配置的继电保护装置具有灵敏的方向性,应对继电保护装置的功能和实现方式进行思考。其中可分为切源方案和鼓捣方案,切源方案在实施的时候会有很多问题,会将分布式电源切断,然后使用原来的保护设施进行保护,但是这种方法会影响速动性和安全性,孤岛方案主要解决电源点和时间配合的问题,通过分布式发电源对分配体系输送电能,保证局部出现问题的时候,其他发电单元可以继续正常工作,减少停电损失。
  3.优化调度与协调运行
  对于中小规模的分布式光伏电源连接到配电网后对其产生影响的原理进行分析,还应对分布式光伏电源和分布式电源之间相互促进的问题进行研究。
  三、光伏发电系统并入电网存在的主要问题
  1.间歇性和波动性发电
  光伏发电系统输出功率随机波动大、可调节性差,对电网产生很大的冲击电流,导致电网频率偏差、电压波动与闪变,如果电网中没有足够的容量裕度,影响电力系统的安全稳定运行,其中问题的严重程度与接入点电网的电压等级、短路容量、联网设备及控制方法、电源的类型及并网容量等密切相关。
  2.注入电网的谐波
  光伏发电系统的直流电视通过电力电子装置变换为与电网同频的交流电,在这一过程中会产生谐波和直流分量,会引起电网电压、电流波形畸变,造成电力系统继电保护、自动装置误动作,影响其可靠性。
  孤岛现象
  孤岛现象是当出现故障的时候,并网光伏发电系统脱离主电网并保持对电网中一部分负荷供电的独立运行状态,孤岛中的电压和频率不受电网的控制,所以孤岛运行状态下应配有调频调压装置。由于孤岛运行的时候光伏系统对负荷保持供电状态,对检修人员造成很大的危险。
  4.并网标准
  现在光伏并网发电系统对电力系统安装稳定性、电能质量、系统潮流和无功补偿等影响,对接入系统的有功/无功控制能力、电力质量及低电压穿越能力没有相关的标准,随着光伏并网系统的快速发展,电网的接纳能力、并网技术指标、配套政策法规等标准不断完善。
  四、光伏发电系统并入电网问题的解决方案
  1.电能质量监控
  光伏发电与配电网合并后,对整个配电系统的电能质量造成扰乱,导致很多问题。而电网系统中的电能质量的控制是保证智能配电网构建和安全运行的基础,所以应降低分布式电源开关次数,利用逆变器将光伏发电电源并入智能配电网中,对于谐波问题,应于谐波电压较高处的母线上安上专门的滤波器。
  2.继电保护设计
  光伏发电电源接入智能配电网后,配电网系统成为多种电源合并的电源系统,过去的继电保护装置已经无法满足现在的需求,所以应优化系统的继电保护,使其具有保护方向性特点。所以当系统出现故障的时候,工作人员应采取切断一切分布式电源,恢复原来的继电保护方法,通过完善切断电源方案中时限配合问题,采取分布式电源单独配电的方法解决这一问题,通过继电保护,故障会导致较小面积内出现停电现象,不会影响配电系统的运行。
  3.故障评估处理
  配电系统的稳定性评估与光伏发电或分布式电源锁接入电网方式、接入地点、电源本身运行特点等有重要关系,光伏发电或分布式电源作为备用电源,将光伏发电或分布式电源接入配电网中与系统运行,影响配电系统的稳定性。所以应对光伏发电本身的运行特点进行评估,并考虑运行特点对智能配电网稳定性的影响、最佳接入位置和方式、故障问题和解决方案设计等方面进行评估,通过准确的评估建立可靠的电网评估系统。
  4.输出功率预测
  光伏发电的输出功率进行预测可以掌握具体的发电情况,并且对电网的电流分布。负荷分布进行协调,现在对光伏发电有效输出功率的预测研究很少,一般都是按照具体的配电网情况,进行光伏发电配电网建模,并且对所在位置的光照辐射度进行模拟,准确的计算出输出功率,但是由于光伏电源的输出功率受到很多因素的影响,所以还需要不断的研究,增加其预测准确率。
  5.研究微网变化
  微网管理技术主要是对分布式电源接入智能电网系统进行管理,微网管理配电系统的容量分布式电源,中小容量分布式电源接入智能配电网后,对微网的动态运行造成很大的影响,由于智能配电网技术的不断更新,使得电源接入配电网进行合并使用时未来发展趋势,并且不断的优化和完善,以便于适应配电网的系统管理。应充分考虑微网结构、电源容量大小、负荷分布情况及电源接入方法,并结合不同的种类分布式电源的数字模型,进行微网模型设计建模。
  6.灵活协调运行
  光伏发电接入智能配电网与配电系统运行的前提条件是系统发电满足用电结构中负荷供电,所以需要利用智能配电网管理体系对系统供电进行优化,研究分布式电源在接入智能配电网后,电源运行输出功率平衡改变情况,还应研究大量分布式电源共同接入电网后系统的接受能力和系统方案。
  结语
  随着我国经济的快速发展,能源应用量不断增加,电力作为我国的支柱性产业,为经济发展做出重要的贡献,有效的保证我国国民经济的发展,使得人们的生活水平得到提高,促进各行各业的生产和发展,应重视电力系统的正常运行,加强对电力系统安全防护措施,不断完善网络监管系统,在光伏并网系统并入配电网输电系统时,分析光伏并网发电的优势和不足之处,并提出相应的解决措施,提高光伏并网发电系统和配电网正常运行稳定性的目的,促进我国电力行业的健康发展。
  参考文献:
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