0引言

我國地處北半球，太陽能資源非常豐富，年日照時(shí)數(shù)大于2000小時(shí)地區(qū)占2/3以上，與美國相近，比歐洲、日本優(yōu)越得多。其中青藏高原、甘肅北部、寧夏北部和新疆南部等地區(qū)太陽能資源相對(duì)更為豐富，全年日照時(shí)數(shù)為3200～3300小時(shí)，輻射量在6700～8370兆焦／平方米•年。近年來，光伏產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展，國內(nèi)光伏裝機(jī)容量逐年增加，2008年國內(nèi)光伏發(fā)電裝機(jī)14萬千瓦，2009年達(dá)到30萬千瓦，預(yù)計(jì)2016年我國光伏裝機(jī)容量有望突破500萬千瓦，2020年突破2000萬千瓦，而大規(guī)模光伏并網(wǎng)勢必對(duì)電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來了新的挑戰(zhàn)。

1光伏發(fā)電大規(guī)模應(yīng)用對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行提出的挑戰(zhàn)

1．1資源與負(fù)荷逆向分布帶來的送出與消納問題

采用“集中開發(fā)、高壓送出”模式開發(fā)的大規(guī)模光伏電站多集中在西北、華北等日照資源豐富的荒漠/半荒漠地區(qū)，這些地區(qū)一般地域范圍廣，但是本地負(fù)荷小，光伏電站的電力需要進(jìn)行遠(yuǎn)距離輸送。隨著光伏電站數(shù)量和規(guī)模的不斷加大，光照強(qiáng)度短期波動(dòng)和周期性變化引起的線路電壓超限現(xiàn)象將逐步出現(xiàn)，這將成為制約大規(guī)模光伏電站建設(shè)開發(fā)的主要因素之一。

1．2幅照強(qiáng)度波動(dòng)性、隨機(jī)性強(qiáng)，運(yùn)行控制問題突出

光伏電源出力波動(dòng)性和隨機(jī)性特點(diǎn)明顯，且光伏電站自身無慣性環(huán)節(jié)，呈現(xiàn)有功功率階躍性變化特點(diǎn)，需要增加電網(wǎng)的旋轉(zhuǎn)備用容量進(jìn)行調(diào)節(jié)；供電可靠性指標(biāo)分析、電壓無功控制、電能計(jì)量計(jì)費(fèi)以及與電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的信息交互等各種運(yùn)行控制措施也存在技術(shù)問題。

1．3光伏分布式接入配電網(wǎng)對(duì)電網(wǎng)安全產(chǎn)生影響

光伏分布式接入配電網(wǎng)會(huì)帶來特有的計(jì)劃外孤島運(yùn)行問題，會(huì)威脅線路維護(hù)人員人身安全；造成與孤島地區(qū)相連的用戶供電質(zhì)量受影響；孤島電網(wǎng)與主網(wǎng)非同步重合閘造成操作過電壓；單相分布式發(fā)電系統(tǒng)會(huì)造成系統(tǒng)三相負(fù)載欠相供電，目前所有的防孤島檢測算法均存在檢測盲區(qū)。

1．4光伏分布式接入配電網(wǎng)對(duì)繼電保護(hù)產(chǎn)生影響

在線路發(fā)生故障后，繼電保護(hù)以及重合閘的動(dòng)作行為都會(huì)受到光伏發(fā)電系統(tǒng)的影響。對(duì)基于斷路器的三段式電流保護(hù)的影響最為顯著，尤其是導(dǎo)致線路保護(hù)的靈敏度降低以及相鄰線路的瞬時(shí)速斷保護(hù)誤動(dòng)，并失去選擇性。

1．5大量使用電力電子并網(wǎng)設(shè)備帶來的電能質(zhì)量問題嚴(yán)重

光伏并網(wǎng)逆變器采用高頻調(diào)制，易產(chǎn)生諧波；并聯(lián)輸出諧波放大現(xiàn)象難以預(yù)測與治理；輸出功率不確定性易造成電網(wǎng)電壓波動(dòng)、閃變；需要電網(wǎng)配置相應(yīng)電能質(zhì)量治理裝置。

2光伏發(fā)電并網(wǎng)智能控制技術(shù)問題

2．1電壓調(diào)頻調(diào)峰與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行

與風(fēng)電類似、太陽能光伏發(fā)電同樣具有間歇性、周期性、波動(dòng)性的特點(diǎn)。當(dāng)光伏發(fā)電在電網(wǎng)電源中的比例不斷增大的時(shí)候，其對(duì)電網(wǎng)調(diào)頻、調(diào)峰壓力的影響將愈加顯著。光伏發(fā)電調(diào)峰能力極差，且隨著光伏穿透功率的增加，系統(tǒng)內(nèi)的峰谷差將成倍增加。可開展光伏發(fā)電功率預(yù)測技術(shù)、光伏與其他電源的統(tǒng)一規(guī)劃和協(xié)調(diào)控制技術(shù)、提高光伏電站自身功率可控性的智能控制技術(shù)等方面來重點(diǎn)突破予以解決。

2．2應(yīng)對(duì)“電網(wǎng)穩(wěn)定控制難度提高”的智能化技術(shù)

與常規(guī)發(fā)電機(jī)組不同，光伏發(fā)電的運(yùn)行控制特性完全由電力電子逆變器決定，沒有轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和阻尼特性。如何利用光伏發(fā)電并網(wǎng)智能化技術(shù)提高電網(wǎng)安全穩(wěn)定水平是突破的重點(diǎn)之一。（1）光伏電站的電壓無功控制技術(shù)研究開發(fā)光伏電站的自動(dòng)電壓控制（AVC）策略與裝置，能夠根據(jù)電網(wǎng)電壓水平和相關(guān)調(diào)度指令進(jìn)行光伏電站無功功率控制。（2）分布式光伏電源接入配電網(wǎng)的綜合自動(dòng)化技術(shù)1）提出包含分布式光伏發(fā)電的配電網(wǎng)潮流計(jì)算方法。2）提出包含分布式光伏發(fā)電的配電網(wǎng)運(yùn)行控制基本原理和技術(shù)方法。3）開發(fā)包含分布式光伏發(fā)電的配網(wǎng)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)。

2．3應(yīng)對(duì)“分布式接入引起配電網(wǎng)運(yùn)行方式改變”的智能化技術(shù)

目前，我國的中、低壓配電網(wǎng)主要是中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)，采用單側(cè)電源輻射型供電網(wǎng)絡(luò)。大量光伏電源接入配電網(wǎng)，使配電系統(tǒng)從放射狀結(jié)構(gòu)變?yōu)槎嚯娫唇Y(jié)構(gòu)，潮流和短路電流的大小、流向以及分布特性均發(fā)生改變，對(duì)配電網(wǎng)的運(yùn)行控制帶來諸多問題。

（1）包含分布式光伏電源的配網(wǎng)繼電保護(hù)技術(shù)1）研究包含分布式光伏發(fā)電的配電網(wǎng)短路計(jì)算方法和分布式光伏發(fā)電對(duì)配網(wǎng)短路電流的影響分析方法。2）研究在現(xiàn)有繼電保護(hù)配置下，配電網(wǎng)的最大光伏發(fā)電接入容量計(jì)算方法。3）掌握包含分布式光伏發(fā)電的配電網(wǎng)繼電保護(hù)配置和整定方法。

（2）分布式光伏電源接入配電網(wǎng)的綜合自動(dòng)化技術(shù)1）提出包含分布式光伏發(fā)電的配電網(wǎng)潮流計(jì)算方法，掌握分布式光伏發(fā)電對(duì)配網(wǎng)潮流和損耗的影響。2）提出包含分布式光伏發(fā)電的配電網(wǎng)運(yùn)行控制基本原理和技術(shù)方法。3）開發(fā)包含分布式光伏發(fā)電的配網(wǎng)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)。

3結(jié)束語

針對(duì)我國目前光伏發(fā)電發(fā)展現(xiàn)狀，分析了光伏發(fā)電大規(guī)模應(yīng)用對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行帶來的挑戰(zhàn)，并針對(duì)存在的問題從技術(shù)層面上提出所需解決的關(guān)鍵技術(shù)方案。研究結(jié)果對(duì)我國光伏發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)以及確保電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行等方面提供了重要的理論指導(dǎo)和實(shí)踐意義。