光伏发电并网智控技术

0引言

我国地处北半球，太阳能资源非常丰富，年日照时数大于2000小时地区占2/3以上，与美国相近，比欧洲、日本优越得多。其中青藏高原、甘肃北部、宁夏北部和新疆南部等地区太阳能资源相对更为丰富，全年日照时数为3200～3300小时，辐射量在6700～8370兆焦／平方米•年。近年来，光伏产业迅猛发展，国内光伏装机容量逐年增加，2008年国内光伏发电装机14万千瓦，2009年达到30万千瓦，预计2016年我国光伏装机容量有望突破500万千瓦，2020年突破2000万千瓦，而大规模光伏并网势必对电网安全稳定运行带来了新的挑战。

1光伏发电大规模应用对电网运行提出的挑战

1．1资源与负荷逆向分布带来的送出与消纳问题

采用“集中开发、高压送出”模式开发的大规模光伏电站多集中在西北、华北等日照资源丰富的荒漠/半荒漠地区，这些地区一般地域范围广，但是本地负荷小，光伏电站的电力需要进行远距离输送。随着光伏电站数量和规模的不断加大，光照强度短期波动和周期性变化引起的线路电压超限现象将逐步出现，这将成为制约大规模光伏电站建设开发的主要因素之一。

1．2幅照强度波动性、随机性强，运行控制问题突出

光伏电源出力波动性和随机性特点明显，且光伏电站自身无惯性环节，呈现有功功率阶跃性变化特点，需要增加电网的旋转备用容量进行调节；供电可靠性指标分析、电压无功控制、电能计量计费以及与电网自动化系统的信息交互等各种运行控制措施也存在技术问题。

1．3光伏分布式接入配电网对电网安全产生影响

光伏分布式接入配电网会带来特有的计划外孤岛运行问题，会威胁线路维护人员人身安全；造成与孤岛地区相连的用户供电质量受影响；孤岛电网与主网非同步重合闸造成操作过电压；单相分布式发电系统会造成系统三相负载欠相供电，目前所有的防孤岛检测算法均存在检测盲区。

1．4光伏分布式接入配电网对继电保护产生影响

在线路发生故障后，继电保护以及重合闸的动作行为都会受到光伏发电系统的影响。对基于断路器的三段式电流保护的影响最为显著，尤其是导致线路保护的灵敏度降低以及相邻线路的瞬时速断保护误动，并失去选择性。

1．5大量使用电力电子并网设备带来的电能质量问题严重

光伏并网逆变器采用高频调制，易产生谐波；并联输出谐波放大现象难以预测与治理；输出功率不确定性易造成电网电压波动、闪变；需要电网配置相应电能质量治理装置。

2光伏发电并网智能控制技术问题

2．1电压调频调峰与经济运行

与风电类似、太阳能光伏发电同样具有间歇性、周期性、波动性的特点。当光伏发电在电网电源中的比例不断增大的时候，其对电网调频、调峰压力的影响将愈加显著。光伏发电调峰能力极差，且随着光伏穿透功率的增加，系统内的峰谷差将成倍增加。可开展光伏发电功率预测技术、光伏与其他电源的统一规划和协调控制技术、提高光伏电站自身功率可控性的智能控制技术等方面来重点突破予以解决。

2．2应对“电网稳定控制难度提高”的智能化技术

与常规发电机组不同，光伏发电的运行控制特性完全由电力电子逆变器决定，没有转动惯量和阻尼特性。如何利用光伏发电并网智能化技术提高电网安全稳定水平是突破的重点之一。（1）光伏电站的电压无功控制技术研究开发光伏电站的自动电压控制（AVC）策略与装置，能够根据电网电压水平和相关调度指令进行光伏电站无功功率控制。（2）分布式光伏电源接入配电网的综合自动化技术1）提出包含分布式光伏发电的配电网潮流计算方法。2）提出包含分布式光伏发电的配电网运行控制基本原理和技术方法。3）开发包含分布式光伏发电的配网综合自动化系统。

2．3应对“分布式接入引起配电网运行方式改变”的智能化技术

目前，我国的中、低压配电网主要是中性点不接地系统，采用单侧电源辐射型供电网络。大量光伏电源接入配电网，使配电系统从放射状结构变为多电源结构，潮流和短路电流的大小、流向以及分布特性均发生改变，对配电网的运行控制带来诸多问题。

（1）包含分布式光伏电源的配网继电保护技术1）研究包含分布式光伏发电的配电网短路计算方法和分布式光伏发电对配网短路电流的影响分析方法。2）研究在现有继电保护配置下，配电网的最大光伏发电接入容量计算方法。3）掌握包含分布式光伏发电的配电网继电保护配置和整定方法。

（2）分布式光伏电源接入配电网的综合自动化技术1）提出包含分布式光伏发电的配电网潮流计算方法，掌握分布式光伏发电对配网潮流和损耗的影响。2）提出包含分布式光伏发电的配电网运行控制基本原理和技术方法。3）开发包含分布式光伏发电的配网综合自动化系统。

3结束语

针对我国目前光伏发电发展现状，分析了光伏发电大规模应用对电网运行带来的挑战，并针对存在的问题从技术层面上提出所需解决的关键技术方案。研究结果对我国光伏发电并网技术以及确保电网安全稳定运行等方面提供了重要的理论指导和实践意义。