光伏发电对地区电网调度运行的影响

Energy & Chemical Industry
︱394︱2019年12期
光伏发电对地区电网调度运行的影响
宋 昕
国网浙江省电力有限公司金华供电公司，浙江 金华 321000
摘要：随着现代化科技的大力发展，国家对于生态环保文明的重点关注与发展，从环保的角度出发，我国大力的发展了并有效实施了有效的光伏发电的技术与工作。

随之而来的，是电网中光伏发电装机规模逐步增大，对电网调度运行的影响亦逐渐明显。

本文从电网调度运行的角度出发，探讨地区电网光伏发电对输电断面潮流、日前负荷预测和电网故障处置等方面造成的影响，希望为我国的环保的光伏发电的工作与技术做出一定程度上的帮助。

关键词：光伏发电；电网；调度运行
太阳能是指其内部核聚变所辐射的光和热被不断发展的一系列技术所利用的一种能量，太阳辐射到达地球大气层的功率约为800000亿千瓦，因此地球上的太阳能“储量”可谓相当丰富，这些丰富的太阳能更为我们人类的生活发展带来了巨大的便利与改变。

利用太阳能发电可分为通过热过程的太阳能热发电和不通过热过程的光伏发电、光感应发电、光化学发电等两大类。

光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应讲光能直接转化为电能的一种绿色环保的新型科学技术，因为其环保绿色经济的特性，现在光伏发电的技术在各个国家都备受推崇。

光伏发电是当前发展速度最快的能源，截止2019年上半年，中国光伏装机总量已达186GW，随着光伏发电市场规模不断扩大，其发电成本进一步降低，有望在2年后实现平价上网。

在各环保政策的实施下，以及政府对于环保经济的有力加强下，太阳能光伏发电的市场逐步打开，并以可见的速度扩大着市场的规模。

就这样，在政策和市场双重作用下，光伏并网发电占比将不断提升，其对电网运行的影响势必长期存在。

本文站在地区电网调度的立场，主要分析光伏并网发电对地区电网调度运行的影响，以此为借鉴，希望国家的电网的能够科学有效稳定的运行。

1 光伏发电原理及出力特性
光伏发电是基于光生伏打效应，利用太阳能电池板吸收光子产生电动势的现象进行发电，光伏阵列发出直流电经逆变装置转为交流接
入电网[1]。

作为典型的可再生能源，由于受到环境温度、太阳光照强
度以及天气条件的影响，光伏发电最大的特点就是随机波动性[2]。

近几年光伏发电项目大规模投产，经过数年调度运行的数据积
累，可分析得出光伏发电出力曲线的一些变化特性。

由于光伏机组
出力主要与阳光辐照度正相关，晴天光伏满发，出力曲线近似一条
抛物线，其峰值出现的时刻按不同季节在11:00～13:00之间变化；
阴雨天辐照度低，光伏出力明显降低；多云天气阳光辐照度变化较
大，地区电网的光伏出力也随之波动。

由图可见，光伏出力的多少
完全是“靠天吃饭”。

图1 天气对光伏出力的影响（单位：MW）
2 对电网输电断面潮流的影响
由于光伏出力受天气影响之巨大，若区域内光伏发电机组装机
分布不均，则区域内电网联络线断面的潮流变化规律将会受到光伏
出力和天气变化的影响。

同时，上级电网下送的输电断面也会受端
电网光伏发电出力的变化而改变。

鉴于上述影响，处于紧平衡状态的区域电网在安排检修计划时，
便不得不考虑天气变化的影响，为光伏发电所占负荷留下足够的裕
度，防止因气象预报不准确，光伏出力降低导致电网输电断面越限
或输变电设备越限。

3 对日前负荷预测的影响
准确的负荷预测结果，为电厂开机方式、电网运行方式变化和安
全稳定校核提供正确的决策和依据。

日前负荷预测主要用于安排日调度计划，确定发电机组启停、水火电协调、联络线交换功率、负荷经济分配、水库调度和设备检修等。

目前，地区调度的日前负荷预测主要包含统调负荷、调度口径负荷及各220千伏母线负荷的预测。

光伏发电对调度口径负荷的影响仅体现在分布式光伏方面，而统调口径负荷还受集中式光伏的影响，因此光伏发电对统调口径负荷预测影响更大。

晴天和阴雨天的统调负荷曲线会呈现出完全不同的特点（图2），对于光伏发电装机占比大的地区，需更加关注天气的变化。

尤其针对多云的天气预报，云量的变化预报需至少精确到
小时，才能对负荷预测具有参考意义。

图2 晴天和阴天地区统调负荷曲线比较
对于220千伏母线负荷预测，则需按照其负荷特性分类考虑。

光伏发电装机大的，其负荷曲线受天气变化影响大，预测时需与统
调口径负荷一样，考虑天气的影响；光伏发电装机小的，可按照原
预测方法开展预测工作。

4 对故障处置的影响
一方面，随着光伏发电系统增多，孤岛效应发生的概率会加大。

当供电设备故障时，受端电网可能会因自身光伏发电系统持续供电而形成一个自给供电的小系统，即孤岛效应。

受光伏发电系统影响，孤岛本身的电能质量很可能不稳定，会对用电设备造成影响，而小
系统恢复并网时，也可能会对用户造成冲击[3]。

另一方面，大量光伏机组接入10千伏电网后，110千伏变电站的110千伏母线故障解列装置所跳开关明显增多，110千伏线路跳闸后故障解列装置动作的影响范围将会扩大。

5 结语
从上文中可得知，尽管光伏发电有着诸多消极的影响，但其作为新型可再生能源的优势也极为显著。

随着问题影响的被逐步解决，光伏发电的市场必然还会加大，随着科技的逐步改进，甚至可能成为电力的主要方式也是有很大可能的。

当前世界大背景下，技术的创新要朝着可持续发展的方向稳步前进，作为地区电网电力调度员，要做的就是跟随着现代化技术的优化与创新，合理有效地针对问题改进研究与调整，降低光伏发电对电网调度运行的影响，在保障电网安全稳定运行的同时，促进光伏发电的普及，实现可持续经济的发展。

参考文献： [1]雷一，赵争鸣.大容量光伏发电关键技术与并网影响综述[J].电力电子,2010(3). [2]杨卫东,薛峰,徐泰山,方勇杰,李碧君.光伏并网发电系统对电网的影响及相关需求分析[J].水电自动化与大坝监测.2009.8.20. [3]杨依路.光伏发电系统对电网调度运行的影响[J].商品与质量, 2018, (48):132.。