光伏電站對(duì)配電網(wǎng)安全的影響和防范措

施摘要：近年來(lái)，我國(guó)大力倡導(dǎo)環(huán)境保護(hù)型、資源節(jié)約型電力系統(tǒng)建設(shè)，實(shí)現(xiàn)了配電網(wǎng)中水力發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電等的大規(guī)模接入。在光伏電站與低壓配電網(wǎng)同規(guī)劃過(guò)程中，最大限度消除由光伏發(fā)電中電壓波動(dòng)、潮流諧波等產(chǎn)生的負(fù)面影響，使低壓配電網(wǎng)安全、穩(wěn)定運(yùn)行?；诖?，本文主要分析了光伏電站對(duì)配電網(wǎng)安全的影響和防范措施。關(guān)鍵詞：光伏電站；配電網(wǎng)安全；影響；防范措施引言光伏電站并網(wǎng)給配電網(wǎng)安全運(yùn)行和電網(wǎng)的調(diào)峰帶來(lái)嚴(yán)峻考驗(yàn)，特別是并網(wǎng)后產(chǎn)生的雙向電流，對(duì)配電網(wǎng)的規(guī)劃和運(yùn)行都會(huì)產(chǎn)生不利影響。因此，要加快智能配電網(wǎng)建設(shè)，通過(guò)配電網(wǎng)自動(dòng)化的應(yīng)用，自動(dòng)計(jì)算潮流，自動(dòng)分析隔離故障，為光伏電站并網(wǎng)創(chuàng)造有利的技術(shù)條件和并網(wǎng)環(huán)境。1光伏電站對(duì)配電網(wǎng)安全運(yùn)行產(chǎn)生的影響1.1對(duì)電能質(zhì)量的影響受光照因素的影響，光伏電站運(yùn)行過(guò)程中通過(guò)逆變器后的電壓容易產(chǎn)生波動(dòng)，尤其是在光照強(qiáng)度變化較為顯著的區(qū)域，發(fā)電過(guò)程中的有功功率和無(wú)功功率差異較大。而低壓配電網(wǎng)電壓一般較為穩(wěn)定，一旦光伏電站接入，就很容易出現(xiàn)由接入電壓波動(dòng)、負(fù)荷不匹配等造成的電壓失衡⑴1.2導(dǎo)致電壓波動(dòng)和閃變光伏電站的輸出功率隨天氣的變化而變化，當(dāng)輸出功率突變時(shí)，會(huì)造成配電網(wǎng)線路電壓波動(dòng)和閃變；光伏電源在并入與退出配電網(wǎng)系統(tǒng)的瞬間，輸出功率的突變也容易引發(fā)配電網(wǎng)系統(tǒng)的電壓發(fā)生波動(dòng)與閃變。其產(chǎn)生的影響大小與光伏電站的容量、并網(wǎng)位置密切相關(guān)。光伏電站并網(wǎng)后，線路電壓有所提高。當(dāng)并網(wǎng)容量超過(guò)線路最大負(fù)載或線路低谷負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，線路末端電壓將超出規(guī)定范圍，影響電網(wǎng)安全運(yùn)行。在配電網(wǎng)中，電壓隨著負(fù)荷的變化而變化。而光伏電站并網(wǎng)后，負(fù)荷潮流方向也會(huì)不斷變化，電壓高低更加不易掌控和調(diào)整。1.3引起線路負(fù)載率增大當(dāng)光伏電站容量小于并入點(diǎn)負(fù)荷時(shí)，線路輸入端的負(fù)載率會(huì)下降，當(dāng)容量大于并入點(diǎn)負(fù)荷時(shí)，將出現(xiàn)向電網(wǎng)送電的反向電流，引起線路負(fù)載率增大。另外，一般光伏電站都是通過(guò)逆變器并網(wǎng)，容易造成配電網(wǎng)線路三相電流不平衡，三相負(fù)荷調(diào)整不易掌控⑵1.4增大系統(tǒng)損耗光伏電站接入過(guò)程中，如果不能就地平衡消納，而需要通過(guò)低壓配電網(wǎng)主干母線傳輸至變壓器高壓側(cè)，就較容易影響原臺(tái)區(qū)低壓配電網(wǎng)母線電壓分布情況，致使配電網(wǎng)線路電流發(fā)生改變，尤其是在接入點(diǎn)區(qū)域，流通電流明顯加大，線路有功損耗和無(wú)功損耗也會(huì)呈增加趨勢(shì)，難免造成一定的電能損失。1.5產(chǎn)生諧波污染光伏發(fā)電系統(tǒng)將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟?，再?jīng)逆變器轉(zhuǎn)換為交流電，在這個(gè)轉(zhuǎn)換過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生大量諧波。另外，光伏發(fā)電電子器件的頻繁開斷，也容易產(chǎn)生諧波。如果電網(wǎng)系統(tǒng)并網(wǎng)有多座光伏電站，各諧波源再彼此重疊，則可能導(dǎo)致線路總諧波量過(guò)高，造成系統(tǒng)震蕩甚至瓦解，影響系統(tǒng)安全運(yùn)行。1.6形成孤島效應(yīng)當(dāng)配電網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)生故障停電時(shí)，光伏電站形成孤島，特別是當(dāng)光伏電站不足于承擔(dān)線路全部負(fù)載時(shí)，孤島區(qū)域內(nèi)的電壓、頻率迅速降低，對(duì)用戶用電設(shè)備安全產(chǎn)生威脅，造成設(shè)備損壞，引發(fā)故障投訴等。而當(dāng)配電網(wǎng)供電恢復(fù)時(shí)，由于相位、頻率間的差異，送電瞬間沖擊電網(wǎng)，可能出現(xiàn)配電網(wǎng)送不上電的情況，影響供電穩(wěn)定性。2防范措施2.1加強(qiáng)光伏電站內(nèi)部管理首先，電站要立足自身基本運(yùn)行情況，合理安排運(yùn)檢工作，并制定行之有效的管理制度。比如，生產(chǎn)運(yùn)行制度必須明確規(guī)定定期和特殊情況下的巡檢工作，確保能及時(shí)了解電站的真實(shí)運(yùn)行狀態(tài)，力求在第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)已存在或即將出現(xiàn)的問(wèn)題及故障，使電站能正常發(fā)電工作。同時(shí)在人工巡檢的基礎(chǔ)上，利用巡檢系統(tǒng)的智能化設(shè)置對(duì)所有運(yùn)行設(shè)備進(jìn)行集中統(tǒng)一監(jiān)控，能精確查詢故障點(diǎn)，準(zhǔn)確率高達(dá)95%，智能巡檢與人工巡檢相結(jié)合能為設(shè)備安全運(yùn)行提供雙重保障。安全管理應(yīng)自始至終貫穿運(yùn)檢過(guò)程，包括規(guī)范使用器具、設(shè)備組件和安全操作等，使工作人員人身安全和設(shè)備安全都得能到保障。光伏電站智能化管理系統(tǒng)投入運(yùn)行后，需要嚴(yán)格按照規(guī)程制度進(jìn)行維護(hù)和檢修。光伏電站的智能化管理可以有效節(jié)約人工運(yùn)檢團(tuán)隊(duì)成本20%以上，增加發(fā)電收益高達(dá)30%[3。2.2做好系統(tǒng)保護(hù)（1）諧波抑制。我國(guó)對(duì)光伏電站諧波情況非常重視，在安全接入過(guò)程中應(yīng)按照《電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波》的相關(guān)指標(biāo)嚴(yán)格控制諧波問(wèn)題，避免造成裝置誤動(dòng)或電能質(zhì)量污染。如可利用有源電力濾波器來(lái)消除諧波，通過(guò)濾波器補(bǔ)償有效解決電壓波動(dòng)問(wèn)題；可在逆變器逆變過(guò)程中增加虛擬阻抗回路，利用該回路有效抑制諧波，減少其對(duì)各裝置和線路的影響，提升光伏電站接入低壓配電網(wǎng)的可靠性。（2）繼電保護(hù)。應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況合理選擇繼電保護(hù)裝置，一般可在接入點(diǎn)后方增設(shè)繼電保護(hù)，這樣既可以有效消除接入點(diǎn)電流驟增引起的波動(dòng)，也可以實(shí)現(xiàn)裝置的整定保護(hù)?，F(xiàn)階段光伏電站接入低壓配電網(wǎng)中的繼電保護(hù)設(shè)置較為全面，在此不再贅述。（3）孤島檢測(cè)。光伏電站與低壓配電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行過(guò)程中若電網(wǎng)失壓，防孤島保護(hù)必須在2s內(nèi)將光伏系統(tǒng)與電網(wǎng)斷開，主動(dòng)孤島檢測(cè)方法與被動(dòng)孤島檢測(cè)方法至少采用一種。確定孤島狀態(tài)存在后，可直接通過(guò)智能控制快速切除。2.3加強(qiáng)細(xì)節(jié)維護(hù)電站發(fā)電設(shè)備運(yùn)行時(shí)易受外部環(huán)境中陽(yáng)光照射、風(fēng)沙雨雪的侵害腐蝕，使相關(guān)設(shè)備的穩(wěn)定性受到不良影響而急速老化，故對(duì)電站的設(shè)備進(jìn)行日常檢修及定期進(jìn)行絕緣試驗(yàn)非常有必要。設(shè)備組件還會(huì)出現(xiàn)不易被察覺的一些問(wèn)題，如在運(yùn)輸、安裝過(guò)程中，由于運(yùn)檢人員操作不當(dāng)造成內(nèi)部隱裂；樹葉、枯草，甚至灰塵雜質(zhì)也會(huì)造成組件表面形成斑點(diǎn)，影響對(duì)陽(yáng)光的吸收，這些故障很難通過(guò)肉眼發(fā)現(xiàn)，故而在日常運(yùn)檢過(guò)程中需要加強(qiáng)細(xì)節(jié)維護(hù)，通過(guò)專業(yè)儀器對(duì)設(shè)備組件進(jìn)行定期檢測(cè)。要加強(qiáng)對(duì)光伏電站備品備件的采購(gòu)與管理制度的制定與執(zhí)行，首先對(duì)電站經(jīng)常出現(xiàn)設(shè)備故障的原因進(jìn)行分析，并對(duì)容易發(fā)生故障設(shè)備元件的數(shù)量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，以方便備品備件的采購(gòu)與管理。2.4故障維護(hù)管理（1）在線故障診斷和處理。通過(guò)對(duì)對(duì)應(yīng)區(qū)域的故障信息的收集和整理，進(jìn)行初步故障在線診斷。而相關(guān)運(yùn)維人員則可以依托客戶端通過(guò)對(duì)應(yīng)的初步診斷結(jié)果和故障參數(shù)進(jìn)行線上故障斷定，并同時(shí)進(jìn)行故障排除方案設(shè)計(jì)，一次通知現(xiàn)場(chǎng)人員排查。故障處理后，檢查過(guò)程結(jié)束，將結(jié)果記錄在手機(jī)客戶端中，并上傳到云存儲(chǔ)設(shè)備中。（2）預(yù)防維修診斷和處理。通過(guò)大數(shù)據(jù)技術(shù)對(duì)獲取的電站設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、故障記錄等信息進(jìn)行深度挖掘，以此有效確定和預(yù)測(cè)設(shè)備故障點(diǎn)和老化趨勢(shì)，并通過(guò)相關(guān)技術(shù)信息匯總形成預(yù)測(cè)方案。由此作為依據(jù)，在修理任務(wù)到期前督促修理人員做好檢查準(zhǔn)備。（3）敏感設(shè)備的報(bào)警診斷和處理。電氣所識(shí)別敏感設(shè)備后，將設(shè)備保護(hù)值固定在云處理相關(guān)程序上，通過(guò)對(duì)電廠實(shí)時(shí)監(jiān)控收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，實(shí)現(xiàn)發(fā)生偏差時(shí)的報(bào)警功能，運(yùn)輸業(yè)者將設(shè)備操作及時(shí)確認(rèn)故障點(diǎn)有助于切斷設(shè)備，防止設(shè)備損壞和故障擴(kuò)大[4]結(jié)束語(yǔ)能源是國(guó)家的命脈之源，關(guān)系這社會(huì)的和諧穩(wěn)定和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。當(dāng)前世界各國(guó)將能源作為戰(zhàn)略資源，其主要原因在于能源資源是有限的，尤其是以石油為代表的化石能源在人類的大肆開采中已經(jīng)面臨枯竭，同樣我國(guó)也面臨這一嚴(yán)重問(wèn)題。解決這一問(wèn)題的關(guān)鍵在于尋找替代能源。光伏能源作為重要替代品，將成為未來(lái)能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新思考。參考文獻(xiàn)吳保華，翟志成,韓詩(shī)地，李婷婷,武君君，張?chǎng)?分布式光伏電站監(jiān)控平臺(tái)的實(shí)現(xiàn)原理及開發(fā)技術(shù)分析[J].電子世界,2021(02):33-34.郝勇，曹祥盛.光