光伏发电并网对电网运行的影响与对策

1、光伏发电并网对电网运行的影响与对策摘要：通过分析光伏发电并网对电网运行的影响，从系统接入、电能质量、继 电保护、计量装置等方面，进行详细的技术研究，提出具体的应对措施，确保并 网后电网的安全、稳定、经济运行。关键词：光伏产业、并网、电网运行、电能质量、电能计量 光伏产业是全球能源科技和产业的重要发展方向，是具有巨大发展潜力的朝 阳产业，也是我国具有国际竞争优势的战略性新兴产业。随着光伏产业的蓬勃发 展，光伏发电项目并网对电网的影响逐步凸显，及时研究解决这些问题，才能使 得光伏产业和电网协调发展。1.光伏发电技术介绍 光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种 技术。太阳

2、能通过光伏阵列转化为直流电，通过 DC/DC 变换器汇集至直流母线， 再通过 DC/AC 逆变器将直流电能转化为与电网同频率、同相位的正弦交流电直接 供给交流负载或接入电网。根据系统的规模和集中程度，可分为集中式并网系统 和分布式并网系统。目前，分布式、并网发电光伏项目应用较广。2 光伏发电并网对电网运行的影响 由于太阳能光伏发电属于能量密度低、稳定性不高，调节能力差的能源，发 电量受天气及地域的影响较大，并网发电后会对电网安全，稳定，经济运行以及 电网的供电质量造成一定影响。对电能质量的影响对电网电压及其稳定性的影响 光伏并网发电系统对配电网和高压输电网的电压质量及其控制均有一定的影 响。光

3、伏并网发电系统受日光照射的影响较大，发电出力时常变化，见图 1、图 2 对比所示，光伏发电的瞬间出力受天气影响变化很大，发电功率瞬间变化有可 能超过 50%以上。如果光伏系统容量所占比例较大，线路上的负荷潮流也极易受 波动，加大了电网正常运行时的电压调整难度，甚至引起电压稳定性问题。2.1.2 对电网频率的影响 当光伏并网发电系统的发电容量占电网内总发电量比例逐步增大后，由于其 发电具有一定的随机性，因而可能导致电网内的频率时常出现波动。2.1.3 谐波污染 太阳能光伏发电系统通过光伏组件将太阳能转化为直流电能，必须通过逆变 装置的转换，将直流电能转化为与电网同频率、同相位的正弦波电流，才能并

4、入 公共电网。然而，逆变装置会给电网带来电力谐波，使功率因数恶化、电压波形 畸变和增加电磁干扰。2.2 孤岛效应风险 “孤岛”是指公共电网停止供电后，由于光伏发电的存在（与电网相连并输送 电能），使电网停电区的部分线路仍维持带电状态，形成自给电力供应的孤岛。在孤岛状态下电力部门失去对线路电压、频率的控制，电力孤岛区域供电电 压和频率不稳定。电网对下级线路停止供电后，若光伏发电系统继续上网，下级 线路依然能带电运行，将会带来一系列的安全隐患及事故纠纷，危害人身安全， 造成设备损害。当电网重新恢复供电时，因孤岛的相位不同步还有可能引起对电 网用户的冲击。2.3 对电网运行经济的影响 电网企业承担着

5、分布式光伏并网相关的接入系统建设以及公共电网改造的成 本，而且分布式光伏发电自发自用部分在一定程度上会影响电网公司的售电量， 某特大型供电企业一个月因光伏发电累计电量收益减少超过3 亿元。而且，光伏 并网发电系统的接入可能使配电网中的某些设备闲置或成为备用，部分配电变压 器和电缆线路会因负荷小而轻载，从而使配电网的运营成本增加，电网效益下降。 3.应对措施明确接入系统原则 接入电网电压应根据接入电网的要求和光伏发电系统安装容量，经技术经济 比较后确定，同时应结合当前电网考虑，容量设置按“就地消纳，自发自用，余电 上网”的原则考虑。单点接入容量1000kW时，应采用10kV接入。接入单回10kV

6、专用馈线的光伏发电总容量不 宜超过8000kW，接入单回10kV公用馈线的光伏发电总容量不宜大于该线路输送 容量的25%，10kV馈线支干线的载流量应经计算论证是否满足接入的要求。电能质量要求通过10(20)kV电压等级并网的分布式光伏发电系统，应在并网点处安装电 能质量监测终端装置。分布式光伏发电系统接入电网后，并网点的电压在 90%- 110%标称电压之间时，分布式光伏发电系统应能正常运行，所接入公共连接点的 电压偏差应符合国家相关规定，10(20)kV及以下三相供电电压偏差为标称电压 的7%。当分布式光伏发电系统并网点频率应在49.5Hz50.2Hz范围之内时，分 布式光伏发电系统应能正

7、常运行。当分布式光伏发电系统并网点频率在47.5Hz 49.5Hz范围之内时，频率每次低于49.5Hz，分布式光伏发电系统应能至少运行 10mi n。光伏发电系统所接入的公共连接点在电网正常运行时，负序电压不平衡 度不超过 2%，短时不得超过 4%；光伏发电引起该点负序电压不平衡度允许值一 般为1.3%，短时不超过 2.6%，根据连接点的负荷状况以及邻近发电机、继电保 护和自动装置安全运行要求，该允许值可作适当变动。光伏发电系统向公共连接 点注入的直流电流分量不应超过其交流额定值的 0.5%。继电保护要求通过10 (20)kV电压等级并网的分布式光伏发电系统，并网点处开关应配置 10kV (2

8、0) kV线路保护测控一体化装置；保护装置应具备电流速断保护、过流保 护、零序过流保护、低周减载、高周解列、低压解列等功能。有特殊要求时，可 采用光纤电流差动保护。通过0.38/0.22kV电压等级并网的分布式光伏发电系统， 并网点处开关应配置速断、过流、低压保护等功能。分布式光伏发电系统逆变器 保护控制单元应具备快速监测孤岛且立即断开与电网连接的能力，防孤岛保护整 定时间不大于2s,防孤岛保护应与并网侧线路保护相配合。3.4计量设置原则分布式光伏发电电能计量要求设置两套电能计量装置，实现光伏发电发电量 上网电量和下网电量分别计量。其中，一套电能表需支持正反向计量功能、分时 计量功能和整点电量冻结功能，具备电流、电压、功率、功率因数测量及显示功 能。10kV接入类用户选择高压计量方式，应在电力设施的产权分界处及光伏发电 电源接入点分别设置10kV电能计量装置一套，配置三相多功能电能表及负荷管 理终端。0.38kV接入类用户选择低压计量方式，应在电力设施的产权分界处及光 伏发电电源接入点分别设置三相380/220V电能计量装置一套，配置三