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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?shù)男袨橐l(fā)的各種使人們生活受到嚴重影響的行為,環(huán)境污染嚴重破壞了人類的生產生活條件。如今,由于環(huán)境污染越來越嚴重,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,并成為人類生產生活中必不可少的一項工作。

以往人類在生產生活中大規(guī)模生產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)砹藝乐氐沫h(huán)境污染,產生了酸雨、霾、溫室效應等一系列嚴重的環(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,嚴重時可以改變大氣的性質,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基礎上加以開發(fā)利用的的可再生能源,特點是取之不盡、周而復始,從而取代資源有限、對環(huán)境污染嚴重的化石能源。新能源包括太陽能、風能、地熱能、潮汐能等。

光伏發(fā)電是將太陽能轉換成電能的發(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使半導體與金屬結合的部位之間產生電位差的現(xiàn)象,其次是形成電壓過程。光伏發(fā)電裝置所產生的電為直流電,需通過逆變器轉化為交流電才能供給電網(wǎng)使用。將光伏裝置產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、能源質量高、獲取能源花費時間短、建設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)電所產生的電能直接輸送到電網(wǎng),供電網(wǎng)調度使用,這種并網(wǎng)方式主要適應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),產生的電能存在某一負載中,電網(wǎng)需要的時候再調度使用,通常用于城區(qū)內、特別是于建筑結合的光伏系統(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),那么就會產生“孤島效應”影響,即成為孤立電源對周圍電網(wǎng)進行供電,一旦電網(wǎng)來電會產生較大的沖擊電流,對電力設備設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。

對電壓和電能質量的影響。在光伏發(fā)電裝置產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。而當光伏發(fā)電裝置產生的電能接入電網(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)的電流產生影響,導致電網(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)逆變器轉變進入電網(wǎng)時肯定會產生諧波,對電網(wǎng)造成影響。

對運行調度的影響。當前光伏發(fā)電技術還不成熟,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,所產生的電能是不可預測的,所以光伏發(fā)電裝置所產生的電能的可調度性也是不可控制的。在原有的調度下,電網(wǎng)相關數(shù)據(jù)的變化可能導致電網(wǎng)的可用電量減少,從而導致電網(wǎng)對電量的控制度及調動難度加大。因此當在電力系統(tǒng)中光伏發(fā)電裝置所產生的電能較多時,電網(wǎng)應采取積極的措施應對電量調度問題。

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,應提高光伏發(fā)電并網(wǎng)技術,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標準,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”檢測技術裝備,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,而被動式檢測技術是指只在產生故障時檢測波動。

另外隨著信息化技術的發(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,被廣泛應用,從長遠來看可能在我國電力發(fā)展中占據(jù)主導地位。

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