并网光伏发电系统对电网的影响有哪些
电力电子论坛特约顾问:不论是集中式发电还是分布式发电,都需要供电稳定、可靠。分布式光伏发电利用太阳能,是人们利用清洁能源的重要手段。但是,日夜更替,天气无常,分布式光伏发电的出力不具备规律性,在接入公共电网后,需要公共电网作为备用。分布式电源接入后对电网的影响包括几个方面: (1)是对电网规划产生影响。负荷预测是电网规划设计的基础,能否准确地预测负荷是电网规划的前提条件。分布式光伏发电的并网,加大了其所在区域的负荷预测难度,改变了既有的负荷增长模式。大量的分布式电源的接入,使配电网的改造和管理变得更为复杂。 (2)是不同的并网方式影响各不相同。①分布式光伏发电离网运行时对电网没有影响②并网但不向电网输送功率的分布式光伏发电会造成电压波动③并网并且向电网输送功率的并网方式,会造成电压波动并且影响继电保护的配置。 (3)是对电能质量产生影响。分布式光伏发电接入的重要影响是造成馈线上的电压分布改变,其影响的大小与接入容量、接入位置密切相关。光伏发电一般通过逆变器接入电网,这类电力电子器件的频繁开通和关断,容易产生谐波污染。 (4)是对继电保护的影响。我国的配电网大多为单电源放射状结构,多采用速断、限时速断保护形式,不具备方向性。这种保护方式在现有的辐射型配电网上,能够有效地保护全部线路。但是,在配电网中接入分布式电源后,其注入功率会使继电保护范围缩小,不能可靠地保护整体线路,甚至在其他并联分支故障时,引起安装分布式光伏发电的继电保护误动作。 查看原帖>>
分布式光伏发电并网对公用电网电能质量的影响主要表现在以下几点:
1、对公用电网的系统电压有影响。光伏发电装置的输出功率随日照、天气、季节、温
度等自然因素而变化,输出功率不稳定,特别是输出功率变化较大时,会对系统接入点造成
电压波动和闪变。
2、产生谐波。光伏发电系统通过光伏组件将太阳能转化为直流电能,再通过逆变器转为交流电能,在转换过程中,会产生大量谐波。所以在并网时要对谐波进行实时监测,如果超出国家的标准,需采取加装滤波装置等相应措施。
3、无功功率的影响。光伏发电的功率因素较高,一般都在0.98左右,基本上是有功输出,为满足无功补偿分层分区和平衡的原则,光伏发电站应配置相应的无功补偿装置,以满足电网对无功的需求。
4、光伏发电通过电力电子逆变器并网,易造成三相电流不平衡。
5、当光伏发电系统线路上发生故障时,容易影响电网继电保护以及重合闸动作。
由于光伏发电并网对公用电网的电能质量有着重要影响,因此国家规定光伏电站在并网点必须使用在线式电能质量监测装置,对电能质量进行长期监控。由于光伏电能质量有一定的国家标准,目前符合光伏标准的在线电能质量监测装置只是少数厂家,致远电子E8000在线式电能质量监测装置在行业内使用得比较多,认可度相对比较高些。
1、对线路潮流的影响。未接入光伏并网发电系统的时候,电网支路潮流一般是单向流动的,并且对于配电网来说随着距变电站的距离增加有功潮流单调减少。然而,当光伏电源接入电网后,从根本上改变了系统潮流的模式且潮流变得无法预测。这种潮流的改变使得电压调整很难维持,甚至导致配电网的电压调整设备出现异常响应。
2、对系统保护的影响。当光照良好,光伏并网电站输出功率较大时,短路电流将会增大,可能会导致过流保护配合失误,而且过大的短路电流还会影响熔断器的正常工作。此外,对于配电网来说未接入光伏发电系统之前支路潮流一般是单向的,其保护不具有方向性,而接入光伏发电系统以后该配电网变成了多源网络,网络潮流的流向具有不确定性。因此,必须要求增设具有方向性的保护装置。
3、对电网经济性运行的影响。由于光伏电源的自身输出不稳定性,当光伏发电系统并网运行后,系统必须增加相应容量的旋转备用,以保证系统的调峰、调频能力,也就是说,光伏并网发电系统向电网供电,降低了机组利用小时数,牺牲了电网的经济性运行。以上这些就是光伏,风机,储能,柴发控制参数对微电网的影响。
在社会的发展进程中,化石能源日渐成为人类利用的主要能源形式,伴随着人类与日俱增的能源需求的却是化石能源储量的迅速枯竭,大规模大范围的化石燃料使用已经给人类赖以生存的环境带来了不可估量的损害。面对如此严重的事实,开发和利用各种可再生能源,走可持续发展之路,是当前全人类的使命。而太阳能以其丰富性、洁净的发电过程将成为人类能源利用的必然选择,预计到21世纪末,太阳能将成为最主要的能源形式。
光热转换及光电转换为太阳能的两种基本利用形式,其中光电转换技术是利用半导体材料的光生伏打效应原理[2]将太阳辐射能直接转换为电能的技术,近年来发展迅速,同时也是最具潜力的能源开发领域。
近年来,光伏发电市场的发展发生了巨大的变化,重点已经由偏远无电地区逐步向并网光伏发电和光伏建筑集成(bipv)快速发展。太阳能正在由“补充能源”发展为下一代的新型“替代能源”。
并网光伏发电由于具有独特的有点,近年来正在飞速发展。因为只有与整个电力系统相连,太阳能发电的规模才足以对能源短缺和环境污染从根本上产生抑制的作用。
目前,对于大规模光伏发电,均采取并入大电网的方式。但光伏发电并入大电网后,往往因光伏部分的逆变器离散动作和发电间隙性的特点,在向电网输送功率或被电网输送功率时,都会造成整个电网系统电压的短时或长时变化。
对负荷特性的影响
光伏发电受环境影响较大,其发电功率会随着光照增强而增大,一般状况下,晴天光照时,其功率峰值一般处于日照最强点,约为10-14点。而当光伏并网发电向大容量发展后,其负荷曲线也将发生变化。如在某光伏发电园区,其负荷峰值出现在9点左右,而在10-14点之间,等效负荷呈现为变小状况。
对电网规划的影响
随着光伏并网发电的大容量发展,其负载及反送功率也会呈现出一定的变化,进而使得原有的电网难以满足需求,需根据实际状况重新规划,重现调度电网的运行方式,在一定程度上增加了相关人员的日常工作量,也增加了资金投入。
对调度的影响
当前光伏发电还不成熟,自动化功能还不完善,进而使得其调度状况难以随着电网电压、频率等变化而变化。在原有的调度下,电网相关数据的变化,将直接导致电网可调度发电容量减少,进而导致电网控制及调度工作越来越难。
对电压的影响
光伏并网发电向大容量方向发展,光伏发电在电网的馈线末端及终端接入状况越来越多,而电网中存在反向潮流,进而使得光伏并网发电的电流在电网中将受馈线影响,产生压降状况,使得变电站侧的电压降低,而负荷侧电压与变电站侧电压处于不等状态,进而使得负荷侧电压出现越限。此外,根据电压与电流的关系,当光伏并网发电中电流出现变化时,电流势必会随之发生一定变化,而光伏并网发电的发电功率与光照状况存在紧密关联,进而会导致电压波动更大,可能会引起电网中相关无功调节装置出现频繁动作,影响相关调节装置使用寿命,影响电网运行安全。
对电网保护的影响
当前我国中低压电网主要分为两种:辐射型供电网络和不接地单侧电源。当前变电站的保护原理主要包括三种:主馈线上的自动重合闸装置、支路中的熔断器及断路器上的三段式电流保护装置。而当前光伏并网发电向大容量发展,使得电网不再是单电源辐射状网络,而转变为双端甚至多端网络,进而引起故障电流相关方向、持续时间、电流大小等均发生变化,上述变化可能会导致断路器出现拒动、误动状况,从而导致熔断器失去原有选择性和保护性能,电网安全运行难以保障。此外,光伏并网发电系统自身故障及其抗孤岛保护功能、自动重合闸也会出现相应变化。
对于大规模光伏发电而言,不仅拓展了我国电力资源的来源,还使人们越来越重视环境和节约用电问题。为了更好地促进大规模光伏发电机组的有效运行和生产,还需不断提升电力技术,消除阻碍光伏发电并入电网的问题。