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1 發(fā)展光伏發(fā)電的前提及光伏發(fā)電并網(wǎng)簡介

環(huán)境污染是由于人類不恰當(dāng)?shù)男袨橐l(fā)的各種使人們生活受到嚴(yán)重影響的行為,環(huán)境污染嚴(yán)重破壞了人類的生產(chǎn)生活條件。如今,由于環(huán)境污染越來越嚴(yán)重,人類賴以生存的環(huán)境被破壞程度越來越高,不得不使人類將環(huán)境治理與解決能源需求的問題提上日程,并成為人類生產(chǎn)生活中必不可少的一項工作。

以往人類在生產(chǎn)生活中大規(guī)模生產(chǎn)和廣泛利用的能源是常規(guī)能源、也叫傳統(tǒng)能源,如煤、石油、天然氣等,這些能源都是一次性非再生能源,是在地殼運動中經(jīng)千百萬年形成的,在短時間內(nèi)不會再生。大量傳統(tǒng)能源的消耗引起了人們的危機感并且?guī)砹藝?yán)重的環(huán)境污染,產(chǎn)生了酸雨、霾、溫室效應(yīng)等一系列嚴(yán)重的環(huán)境問題。環(huán)境污染既損害人體健康又影響動植物的生長,破壞經(jīng)濟資源,損害建筑物,嚴(yán)重時可以改變大氣的性質(zhì),使生態(tài)受到破壞,如果不加以控制和改變,長此以往人類將自食其果,毀滅于環(huán)境污染中。

迫于這種壓力,人類開始提出可持續(xù)發(fā)展理念,關(guān)注環(huán)境、注重環(huán)境保護,開發(fā)利用新能源。新能源是指在新技術(shù)基礎(chǔ)上加以開發(fā)利用的的可再生能源,特點是取之不盡、周而復(fù)始,從而取代資源有限、對環(huán)境污染嚴(yán)重的化石能源。新能源包括太陽能、風(fēng)能、地?zé)崮?、潮汐能等?br />
光伏發(fā)電是將太陽能轉(zhuǎn)換成電能的發(fā)電系統(tǒng)。光伏發(fā)電裝置主要由三部分構(gòu)成:太陽能電池板、控制器、逆變器。太陽能電池板是由一塊塊能接收太陽能的電池串聯(lián)組合而成,再連接控制器就形成了光伏發(fā)電裝置。光伏發(fā)電主要原理是利用光電效應(yīng)使半導(dǎo)體與金屬結(jié)合的部位之間產(chǎn)生電位差的現(xiàn)象,其次是形成電壓過程。光伏發(fā)電裝置所產(chǎn)生的電為直流電,需通過逆變器轉(zhuǎn)化為交流電才能供給電網(wǎng)使用。將光伏裝置產(chǎn)生的電并入公共電網(wǎng)供其使用就叫做光伏發(fā)電并網(wǎng)[1]。

2 光伏發(fā)電并網(wǎng)對電網(wǎng)的影響

光伏發(fā)電作為新能源發(fā)電,對日常生活供電、節(jié)約傳統(tǒng)能源、保護環(huán)境方面做出了巨大的貢獻,與傳統(tǒng)的火力系統(tǒng)發(fā)電比有很多優(yōu)點,如資源無枯竭危險、安全可靠、無污染、無公害、不受資源分布地域的限制、能源質(zhì)量高、獲取能源花費時間短、建設(shè)無需耗費巨大人力和物力等優(yōu)點。但光伏發(fā)電作為新興發(fā)電形式,在并入電網(wǎng)過程中還是對電網(wǎng)運行存在一定影響,主要體現(xiàn)在以下幾方面:

對電網(wǎng)運行控制有一定影響。光伏發(fā)電系統(tǒng)有集中式并網(wǎng)和分散式并網(wǎng)方式,集中式并網(wǎng)就是指將光伏發(fā)電所產(chǎn)生的電能直接輸送到電網(wǎng),供電網(wǎng)調(diào)度使用,這種并網(wǎng)方式主要適應(yīng)于大型光伏電站并網(wǎng),如大面積的公路光伏發(fā)電裝置就是運用這種方式并網(wǎng);分散式并網(wǎng)是指所發(fā)出的電能不直接供往電網(wǎng),產(chǎn)生的電能存在某一負載中,電網(wǎng)需要的時候再調(diào)度使用,通常用于城區(qū)內(nèi)、特別是于建筑結(jié)合的光伏系統(tǒng),比如裝置于屋頂上的光伏發(fā)電裝置。再者光伏發(fā)電主要是利用太陽光進行發(fā)電,因而受天氣影響較大,發(fā)電量存在不穩(wěn)定性。光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)形式的不同和發(fā)電量的不穩(wěn)定造成光伏發(fā)電裝置所發(fā)的電量并入電網(wǎng)后電網(wǎng)中電源點數(shù)的增加,并且這些點數(shù)的分布和數(shù)量沒有任何規(guī)律可循,所以對電源的控制和電網(wǎng)的運行都增加了一定的難度。

對電網(wǎng)運行統(tǒng)一性產(chǎn)生一定影響。由于光伏發(fā)電系統(tǒng)與傳統(tǒng)發(fā)電行業(yè)發(fā)電形式不一樣且發(fā)電所采用的能源不一樣,所以發(fā)電停電的時間不能統(tǒng)一。在傳統(tǒng)發(fā)電行業(yè)進行發(fā)電時光伏發(fā)電可能因為天氣原因沒有進行發(fā)電,也可能在傳統(tǒng)發(fā)電行業(yè)因為某種原因停電時光伏發(fā)電正在發(fā)電,因而兩者不具備統(tǒng)一性。如果在傳統(tǒng)行業(yè)停電時而光伏發(fā)電系統(tǒng)正在發(fā)電供向電網(wǎng),那么就會產(chǎn)生“孤島效應(yīng)”影響,即成為孤立電源對周圍電網(wǎng)進行供電,一旦電網(wǎng)來電會產(chǎn)生較大的沖擊電流,對電力設(shè)備設(shè)施造成損害和給可能正在維修電網(wǎng)的維修人員造成身體傷害或者生命傷害。

對電網(wǎng)成本運營的影響。光伏發(fā)電裝置接收太陽能產(chǎn)生電能后由逆變器接入國家電網(wǎng),電網(wǎng)系統(tǒng)必須增加容納電量的容器和轉(zhuǎn)換電能的容器以便接納使用光伏電能,從這一方面說,光伏發(fā)電增加了電網(wǎng)的設(shè)備耗能,加大了電網(wǎng)的經(jīng)濟運行性。另外光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)也加大了電網(wǎng)的工作量,需要投入大量的技術(shù)人員去操作并網(wǎng),這也增加了電網(wǎng)的運行成本。

對電壓和電能質(zhì)量的影響。在光伏發(fā)電裝置產(chǎn)生的電能沒接入電網(wǎng)前,電網(wǎng)的電流形式單一且電流平穩(wěn)易于掌控。而當(dāng)光伏發(fā)電裝置產(chǎn)生的電能接入電網(wǎng)后使得電網(wǎng)的電流形式多樣化,并且光伏發(fā)電裝置產(chǎn)生的電能本身會受天氣等的影響造成發(fā)電量不穩(wěn)定,這種影響會延續(xù)到并入電網(wǎng)后,對電網(wǎng)的電流產(chǎn)生影響,導(dǎo)致電網(wǎng)的電流不穩(wěn)定且變得不易掌控。大型光伏發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電量高、對電網(wǎng)影響大,然而如果大型光伏發(fā)電系統(tǒng)受天氣影響勢必會造成電壓的波動。另外,由于光伏發(fā)電系統(tǒng)所發(fā)出的電為直流電,在經(jīng)逆變器轉(zhuǎn)變進入電網(wǎng)時肯定會產(chǎn)生諧波,對電網(wǎng)造成影響。

對運行調(diào)度的影響。當(dāng)前光伏發(fā)電技術(shù)還不成熟,自動化功能還不完善,且光伏發(fā)電裝置的發(fā)電功率直接受天氣變化影響,所產(chǎn)生的電能是不可預(yù)測的,所以光伏發(fā)電裝置所產(chǎn)生的電能的可調(diào)度性也是不可控制的。在原有的調(diào)度下,電網(wǎng)相關(guān)數(shù)據(jù)的變化可能導(dǎo)致電網(wǎng)的可用電量減少,從而導(dǎo)致電網(wǎng)對電量的控制度及調(diào)動難度加大。因此當(dāng)在電力系統(tǒng)中光伏發(fā)電裝置所產(chǎn)生的電能較多時,電網(wǎng)應(yīng)采取積極的措施應(yīng)對電量調(diào)度問題。

對電網(wǎng)后期發(fā)展的影響。隨著光伏發(fā)電的發(fā)展越來越成熟,建設(shè)面積越來越大,其負載及反送功率也會呈現(xiàn)一定的變化,進而使得原有的電網(wǎng)難以滿足需求,需根據(jù)實際情況重新進行規(guī)劃,重新審視調(diào)度電網(wǎng)的運行方式,這在一定程度上增加了電網(wǎng)的資金投入,增加了相關(guān)人員的日常工作量,加大了運營成本[2]。

3 解決光伏發(fā)電并網(wǎng)對電網(wǎng)影響的策略

對于以上光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)后對電網(wǎng)系統(tǒng)的影響,應(yīng)提高光伏發(fā)電并網(wǎng)技術(shù),穩(wěn)定光伏發(fā)電裝置發(fā)電量,控制光伏發(fā)電電能并網(wǎng)后的電流穩(wěn)定性,盡可能的降低光伏發(fā)電對電網(wǎng)的影響,使之對電網(wǎng)產(chǎn)生有益的影響,消除安全隱患,真正為我們所用。

首先對光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)之前要制定完善的政策和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),規(guī)范其運行,將對并網(wǎng)之后的影響降到最低;其次,對接入電網(wǎng)的光伏發(fā)電站必須要求配備“孤島效應(yīng)”檢測技術(shù)裝備,防止“孤島”現(xiàn)象發(fā)生,保護電網(wǎng)電流的穩(wěn)定性和工作人員的安全。孤島檢測技術(shù)有主動式檢測和被動式檢測兩種方式,主動式檢測是指主動制造擾動,當(dāng)發(fā)生故障時擾動快速增加并被檢測出來,而被動式檢測技術(shù)是指只在產(chǎn)生故障時檢測波動。

另外隨著信息化技術(shù)的發(fā)展能對電網(wǎng)進行整體監(jiān)測并對數(shù)據(jù)進行分析處理,對并入電網(wǎng)的光伏發(fā)電信息重點檢測,充分掌握其變化,以便及時發(fā)現(xiàn)問題解決問題。

4 結(jié)語

太陽能發(fā)電是傳統(tǒng)發(fā)電的有益補充,鑒于太陽能發(fā)電對環(huán)保與經(jīng)濟發(fā)展有重要意義,各個國家都在全力推動太陽能發(fā)電工作,光伏發(fā)電裝置因為對環(huán)境要求低、易于操作、便于維護、發(fā)電量高等優(yōu)點,被廣泛應(yīng)用,從長遠來看可能在我國電力發(fā)展中占據(jù)主導(dǎo)地位。

原標(biāo)題：光伏發(fā)電并網(wǎng)對電網(wǎng)運行的影響及解決策略