分布式光伏發(fā)電與區(qū)域電網(wǎng)間協(xié)調(diào)發(fā)展

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分布式光伏發(fā)電是新能源發(fā)電的重要發(fā)電方式之一，也是接入主網(wǎng)數(shù)量最多的新能源發(fā)電的類型。分析分布式光伏發(fā)電的特點及關(guān)鍵技術(shù)，給出區(qū)域電網(wǎng)電兩者協(xié)調(diào)發(fā)展的建議，并提出新的要求，只有兩者之間協(xié)調(diào)發(fā)展，才能在保證電網(wǎng)安全運行的前提下，增加清潔能源的消納比例。隨著太陽能發(fā)電迅猛發(fā)展，近年來我國的太陽能裝機容量已躍居世界前列，重點推進分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)建設(shè)。分布式光伏發(fā)電是目前數(shù)量最多，應用地域最廣的新能源發(fā)電方式，新能源對保護環(huán)境和防止資源浪費都起到了至關(guān)重要的作用。分布式光伏發(fā)電要有更大的發(fā)展空間，要針對其運行特點對傳統(tǒng)電網(wǎng)進行優(yōu)化改造。

分布式光伏發(fā)電及特點

分布式光伏發(fā)電是利用光伏元器件將太陽能轉(zhuǎn)換為電能的發(fā)電系統(tǒng)，具有分布式能源和太陽能發(fā)電的共同優(yōu)勢。我國大力推進分布式光伏發(fā)電，但分布式光伏發(fā)電大面積應用的同時，給傳統(tǒng)電網(wǎng)的平穩(wěn)運行帶來一定影響：一方面，影響傳統(tǒng)電網(wǎng)輸出功率的預測，太陽能發(fā)電量與受輻射強度有直接關(guān)系，由于晝夜交替、四季變換和陰晴變化等多因素影響，太陽能發(fā)電的波動性較大，增加了輸出功率預測的難度，但傳統(tǒng)電網(wǎng)絕大部分都是根據(jù)區(qū)域電網(wǎng)內(nèi)負荷最大需求量進行輸出功率的預測，而未將分布式光伏發(fā)電等新能源發(fā)電量考慮在內(nèi)；另一方面，分布式光伏發(fā)電的接入，給配電網(wǎng)安全運行帶來一定隱患，分布式光伏發(fā)電源的接入，改變了傳統(tǒng)電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)，將整個區(qū)域電網(wǎng)分割成許多有源配電網(wǎng)，潮流的流向變?yōu)殡p向流動，對電網(wǎng)的一些繼電保護設(shè)置、短路特性和系統(tǒng)電壓等產(chǎn)生影響，當電網(wǎng)的系統(tǒng)電壓越限時，可能引起繼電保護裝置動作，給電網(wǎng)平穩(wěn)運行帶來隱患。當電網(wǎng)發(fā)生故障時，造成部分區(qū)域停電，但由于分布式光伏發(fā)電的存在，導致停電區(qū)域的部分線路仍在保持帶電狀態(tài)，形成電力孤島。這種狀態(tài)使電網(wǎng)調(diào)度無法對該區(qū)域的電網(wǎng)進行控制，給電網(wǎng)安全運行帶來隱患，容易危害人身安全，造成設(shè)備損害，導致不必要的電力糾紛。主動配電網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)主動配電網(wǎng)的主要優(yōu)勢在于可以合理分配分布式能源的配電網(wǎng)，在合法的準入?yún)f(xié)議和網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，使分布式能源能為配電系統(tǒng)提供電能輸入。主動配電網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)涉及自動控制電力系統(tǒng)、電力電子以及電網(wǎng)信息通信三方面，主要體現(xiàn)在能量管理、保護控制和電壓控制。

1．能量管理通過能量管理技術(shù)可以達到區(qū)域電量管理，實現(xiàn)全局電網(wǎng)的優(yōu)化，該技術(shù)通過智能終端技術(shù)和傳感器拓撲網(wǎng)絡(luò)，識別區(qū)域電網(wǎng)的負荷特性及運行狀態(tài)。同時，基于電網(wǎng)多源數(shù)據(jù)平臺，利用協(xié)同優(yōu)化技術(shù)，預測區(qū)域電網(wǎng)的負荷需求，實現(xiàn)主動配電可觀可控。

2．保護控制利用大數(shù)據(jù)融合和數(shù)據(jù)模式識別等技術(shù)進行網(wǎng)絡(luò)保護、自適應保護和直流保護等保護控制，精準判斷和識別故障點和故障區(qū)段。

3．電壓控制通過區(qū)域電網(wǎng)的電壓控制可以對電壓控制能力和控制環(huán)節(jié)進行跟蹤預測，新能源接入在一定程度上增大了電壓調(diào)節(jié)的難度，但通過本地各無功電壓控制環(huán)節(jié)，向系統(tǒng)預報本地無功需求和無功可調(diào)節(jié)量，可以保證新能源接入的電壓安全。主動配電網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)還有很多，主要都是在確保電網(wǎng)安全平穩(wěn)運行的基礎(chǔ)上，最大限度地接入分布式光伏發(fā)電等新能源，并且通過保護控制和電壓控制等技術(shù)來規(guī)范區(qū)域電網(wǎng)的分布式發(fā)電裝置、儲能裝置。主動配電網(wǎng)可以很好地平衡區(qū)域電網(wǎng)內(nèi)傳統(tǒng)電網(wǎng)與分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的技術(shù)標準和控制模式，進而最大限度地提高區(qū)域電網(wǎng)內(nèi)分布式光伏發(fā)電的利用率。

兩者之間協(xié)調(diào)發(fā)展的一些建議

1．電網(wǎng)技術(shù)規(guī)范技術(shù)的規(guī)范性對于主動配電網(wǎng)與分布式光伏發(fā)電之間協(xié)調(diào)發(fā)展是十分必要的。尤其是分布式光伏發(fā)電設(shè)備在安裝過程中要通過嚴謹?shù)氖┕ち鞒毯秃侠淼募夹g(shù)規(guī)范，保障其運行的穩(wěn)定性。分布式光伏發(fā)電與常規(guī)發(fā)電技術(shù)有很大不同，只有通過嚴格的運行規(guī)程和過硬的技術(shù)手段，保證電能的質(zhì)量，特別是當電網(wǎng)發(fā)生故障時，更需要專業(yè)的技術(shù)手段去解決。由于區(qū)域電網(wǎng)每年都會有檢修和新改擴建等電力施工工程，負荷有很大波動，如果沒有過硬的技術(shù)手段，無法保障分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，也無法保證它們之間的協(xié)調(diào)發(fā)展。

2．符合電網(wǎng)需求分布式光伏發(fā)電要與區(qū)域配電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展，要考慮該地區(qū)的電力需求和重要負荷的分布等情況，針對不同情況的區(qū)域，應用相應的配電技術(shù)。對于經(jīng)濟發(fā)展相對落后的地區(qū)，能源需求量小，電力匱乏，配電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施的安裝技術(shù)相對薄弱。因此，在類似這樣的區(qū)域應用分布式光伏發(fā)電技術(shù)時，要全面考慮地域特點，尤其是供電能力。只有供電能力水平得到保證，才能確保分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)運行穩(wěn)定。針對用電量較大的區(qū)域，由于接入點較多，電網(wǎng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)比較復雜，應該考慮其發(fā)電的功率和儲能能力是否滿足需求保證電網(wǎng)平穩(wěn)運行。另外，繼電保護配置也是確保電網(wǎng)安全的必要技術(shù)手段，確保兩者協(xié)調(diào)發(fā)展。

3．充分試點試驗由于環(huán)境等外在因素的無法預測性，導致電力系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)較為復雜，尤其是當配電網(wǎng)引入了分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)之后，如果不經(jīng)過多次小范圍內(nèi)的模擬運行試驗，很難保證兩者可以兼容運行，互不干擾。比如在配電網(wǎng)中可以找一些典型的適合試驗的區(qū)域，這里的區(qū)域是真實環(huán)境，將分布式光伏發(fā)電技術(shù)引入到該區(qū)域進行試驗，用來分析試運行過程中所出現(xiàn)的問題，雖然會耗費一些成本，但是從長遠角度來看，對電網(wǎng)安全平穩(wěn)運行還是很有必要的。經(jīng)過不斷總結(jié)分析，改良后的技術(shù)更加成熟，運行方式更加合理，相應的問題也得到解決。同時，待技術(shù)成熟后可以將其應用到更大的電力工程建設(shè)中，從根本上保障兩者之間協(xié)調(diào)發(fā)展。

4．發(fā)揮輔助功能分布式光伏發(fā)電的接入雖然給主動配電網(wǎng)帶來一定的影響，但同時其作為一種可控資源具有獨特的運行優(yōu)勢，例如光伏發(fā)電不必長距離輸送，避免了長距離輸電線路造成的電能損失，而且可實現(xiàn)無人值守，正常工業(yè)生產(chǎn)的需求可以通過光伏發(fā)電來調(diào)節(jié)，也能夠給配電網(wǎng)的優(yōu)化穩(wěn)定運行帶來一定的輔助作用。

結(jié)束語

主動配電網(wǎng)以其靈活拓撲結(jié)構(gòu)的特點可以主動管理優(yōu)化分布式電源，而分布式光伏發(fā)電也可以借助主動配電網(wǎng)技術(shù)的支撐，實現(xiàn)最大限度的接入，并通過與優(yōu)化儲能、負荷聯(lián)控，使其發(fā)揮更大作用。同時，在政策規(guī)劃、試驗示范和技術(shù)規(guī)范等多個方面進行更加深入的研究，以更好地促進分布式光伏發(fā)電和主動配電網(wǎng)間協(xié)調(diào)發(fā)展。

作者：趙偉鵬 單位：中國石油集團電能有限公司電力研究設(shè)計院