并网光伏电站对电网安全稳定的影响及对策

姜力华

摘要：近年来，在国家相关政策及扶持下，我国分布式光伏电站呈现出“点多面广、局部高密度并网”的发展态势。而随着分布式光电装机数量的增加，也一定程度上对电网安全稳定运行产生影响，尤其是在电力平衡、无功调节、电能质量控制等方面提出了更高的要求。基于此，本文重点对分布式光伏电站并网后对电网安全稳定的影响及对策进行探讨，旨在保证分布式光伏有序并网，进而保证电网安全稳定运行。

关键词：分布式光伏电站;并网;电网运行;影响;对策

集中式大型并网光伏电站，通常是国家级别的电站，其特点在于发电能直接输送电网，之后由电网统一调配为用户供电。但集中式大型并网光伏电站因其投资较大、建设周期较长、占地面积较大等原因，目前还处于初期的发展阶段。分布式并网光伏电站，由于投资小、建设速度快、占地面积小，加之有国家政策的大力扶持，目前是广泛发电并网的主流。

1、光伏发电站并网的主要方式

目前光伏并网发电系统主要有这四种：一是切换型并网光伏发电系统。这种系统带有储能装置，且具有自动运行双向切换的功能，一旦电网出现停电时，光伏系统可自动切换，使得光伏系统与电网系统分离，光伏发电系统以独立的状态工作;二是有储能装置的并网光伏发电系统。这种光伏系统的特点在于主动性较强，若电网出现停电、限电等故障情况，可独立运行，并且能负载供电，其带有的储能装置，可作为紧急通信电源、医疗设备、加油站等重要或应急负载的供电系统;三是有逆流并网光伏发电系统。这种光伏发电系统主要依靠太阳能光伏发电，在太阳能光伏发电电能充裕的情况下，可将剩余的电能传送至公共电网中，若太阳能光伏发电电能不足，就需要由电能向负载买电。由于其在向电网供电时，与电网供电的方向相反，因此称为有逆流光伏发电系统;四是无逆流并网光伏发电系统。这种发电系统只有在供电不足时，才会由电网负载供电，即便太阳能发电充裕，也不进行供电。

光伏发电系统并网的方式主要有两种：一种是集中式并网，就是将发电电能直接输送给电网，并由电网统一调配和供电，电力交换为单向。这种并网方式适用于大型的光伏电站并网;另一种是分散式并网，主要将电能发送至用电负载上，由电网系统对剩余或不足的电力进行调节，电力交换是双向的。这种并网方式适用于小型光伏发电站的并网。

2、并网光伏电站对电网安全稳定的影响

2.1 对电网运行特性产生影响

由于光伏发电系统主要与太阳光照相关，因此具有昼发夜停的特征，其在接入电网后，往往也会呈现出较大幅度的波动。虽然光伏发电站主要是通过太阳能发电，优势是无污染、无噪音、运行成本低、不需要长距离输送燃料，但毕竟与传统的火电站、水电站、风电站等有一定的区别，因此其在接入电网时具有一定的特殊性，进而一定程度上会对电网运行的特性产生影响。

2.2 对电能质量产生影响

并网光伏电站并入电网系统中，也会对电能质量产生一定的影响。具体而言，在光伏发电接入电网系统时，一般需要安装大量的整流和逆变装置，而这些大功率的电子器件，往往会产生较高的谐波，从而给电网带来严重的谐波污染，不利于保证电网安全稳定的运行，也不利于电网正常供电。另外，所产生的谐波滤除难度较大，还会激发功率振谐，此时就会对电网的电能质量产生影响。无论是电网系统還是电力用户，电流谐波均有较大的危害，如会改变电压平均值、使得旋转电机与发电机发热、变压器发热、干扰通信系统等。

2.3 对配电网线损率产生影响

在不同节点的变压以及光伏电站变量的变化下，会使得支路上的电流流向发生改变。如果光伏电池的总容量较大，会使得局部电流分布出现变化，进而对电网造成损伤。可见，光伏电站接入容量会对配电网线损率产生影响。在光伏电站的总体接入容量持续增加时，配电网的损耗情况会逐渐增加，但到了一定程度后会逐渐减少。因此在光伏电站并网接入时，需要结合具体的情况分析，控制好光伏电站接入容量，确保电网正常运行的同时，适时调整，以降低其对配电网的损伤。

2.4 对配电网继电保护产生影响

光伏发电站接入电网，因其容量较小，也会对配电网继电保护产生一定的影像。不同的并网方式对配电继电保护有不同的影响路径，尤其是分布式光伏电站的并网方式，对电网继电保护影响较大。主要因为分布式发电系统通常会接入配电系统的末端，但配电系统的电压等级相对较低，除了一些小电源以外，几乎是负荷为主，潮流方向单一，因此在配电网中所设置的继电保护装置主要是过流保护的形式，并不具有特定的方向性。而光伏发电系统的光伏电源在接入配电系统后，会使得配网的潮流发生改变，可能会引起双向流动，显然传统的继电保护形式并不适应这样的双向流动保护，因此容易出现误动、分支失点等问题，使得继电保护的可靠性降低。

3、保证光伏电站并网电网安全稳定的对策

3.1 科学合理接入

在光伏电子接入电网系统时，为确保电网安全稳定运行，应科学合理接入。首先，应对光伏接入布点进行优化，选择适宜的光伏接入点，重视光伏接入系统接入后的优化研究，包括优化光伏电站的布点和容量等，由此对系统潮流进行优化调整，从而提高光伏发电并网后电网系统的稳定性。其次，应选择合适的电网接入方式，主要包括专线接入、末端接入、分支进入、间歇性切断等方式。其中，专线接入可提高电网接入的科学性和有效性，但需要注意的是，在接入时，应对分布式电源进行优化，也要对母线和接地线等结构进行优化设计，选择合适的地点和位置。另外还需要重视接入后电网运行安全问题的有限元分析。通过整体的优化设计来达到良好的效果;合理末端接入方式，也可减少对配电网继电保护的影响，在末端接入时，应避免出现操作失误的问题，同时在设计过程中，要有效排查电流失的故障，在此基础上合理设置电流保护装置，避免因电流保护能力缺失而造成电流障碍。最后，针对光伏电站接入容量对配电网线损率的影响，应保证光伏电站接入容量不高于光伏准入容量，确保电量平稳输送，从而降低对配电网造成的损伤。可通过数值计算法和数字仿真法来计算出光伏电站的接入容量。

3.2 调整优化电网网架架构

由于太阳光照强度直接影响太阳能光伏电站的输出功率，因此在受到光照、天气、季节、温度等因素影响时，会增加发电装置输出功率的不稳定性，进而对电网的电压控制产出不良的影响，甚至改变高压电压的电压特性。此时就需要对电网网架架构进行合理优化，应保证电网网架架构完善，确保送电通道回路配合良好，以及让光伏电站与电网之间保持适宜的电气距离，从而为光伏电源接入提供稳定的电压支持，进而提高电网系统的接纳能力。

3.3 增加无功补偿装置

由于光伏发电系统并网接入时，因其在能源方面有较大的波动性，加之长距离和长时间的外界输送，可能会对电网的无功平衡产生影响，而且还会出现谐波污染。针对这样的问题，就需要在光伏发电接入时，进行无功调节的完善，可通过增设无功补偿装置的方式，提高电网的功率因数，并降低供电变压器与输电线路的损耗，如此既能够提高供电的效率，还能够有效改善供电的环境，进而充分保障电网安全稳定运行。

结语：

总之，光伏电站接入电网系统中，会一定程度上对电网系统的稳定性产生影响，主要体现在电网运行特性改变、影响电能质量、影响继电保护、影响配电网线损率等等，为此，还需要结合具体的情况，采取有效的优化措施改善，尤其是要对接入后电网安全问题的深入分析，在此基础上优化设计和合理调整，以保证光伏发电并网后电网安全稳定的运行。

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