适应光伏并网的电力优化调度方法

适应光伏并网的电力优化调度方法

王震沈栋

(国网山东省电力公司德州供电公司山东省德州市253000)

摘要：光伏新能源的应用在很大程度上缓解了传统能源日益枯竭的局面，但是大规模光伏并网对电网建设也造成很大影响，文章主要从光伏并网出发，探讨当前环境下电力系统现状，并探讨电力优化调度的有效对策。

关键词：光伏并网；电力并网；调度优化；电力调度

引言

随着我国经济的快速增长，社会的用电量大幅度提升，为了调节经济发展和资源日益短缺的矛盾，我国开始大量发展新能源技术，而光伏发电成为重要的新能源。规模化的光伏发电能够控制环境污染，解决能源危机，随着光伏发电的并网规模逐渐增大，光伏发电系统对于配电网的影响也越来越大。因为现在的光伏发电无功能力弱，使得部分节点电压越限风险加大，所以配电网电压控制成为了规模化光伏发电面临的最大挑战，受到了很多学术界学者的关注。

1光伏并网相关概述

光伏发电就是不同极性(P/N)半导体材料相结合生成异质结,其内部载流子在光照条件下定向移动产生内建电场形成光电压和光电流,这一现象叫做光生伏特效应。该过程主要包括三个部分,第一,光照条件下PN结处半导体发生电子跃迁形成电子空穴对(即激子);第二,PN结处自由移动的多子扩散或漂移至非均匀势场区;第三,在内部能级差产生的势场作用下电子和空穴分离。当异质结连接有外电路时,光照条件下PN结内部光生载流子产生定向移动并形成回路,即光电流。这一过程称为光伏发电。大规模光伏发电是通过组合排列光伏器件将太阳能转化成电能,并且主要以分布式发电形式并入电网。第三是逆变器,其主要作用就是将光伏电池产生的低压直流电转换成稳定的交流电,为负载提供电能。第四是充放电控制器,其主要作用是控制蓄电池合理的充、放电过程,避免为负载提供不稳定电能。

2大规模光伏发电对电力系统的影响

2.1对有功频率特性的影响

结合光伏发电的实际应用情况,可知其具有这些方面的特性:其电源是静止元件,不会产生转动惯量;发电时的外出力不恒定,具有随机变化的特性:不同时间段的有功与无功动态特性有所差异,且电源的抗扰动能力弱,会引发脱网故障;对逆变器依赖性强,具有良好的四象限控制能力。光伏发电这些方面的特性给电力系统的有功功率产生了一定的影响。具体包括:会影响系统的调频效果、调度过程中的经济性;备用设备的优化策略发生变化;系统既有的等效转动惯量发生变化,会使极端条件下的频率变化幅度加大;保护动作异常等。

2.2影响光伏发电系统无功电压特性

大规模光伏发电系统并入电网会影响无功电压,具体表现为电压电流不稳和电压频率超限等。光伏发电并网过程中,换流器的引入会导致电网产生谐波电流,从而使电网电压发生谐波畸变。并且该畸变会受光伏发电系统中电抗器以及配电网中的电容器谐振作用而被放大。此外,光伏发电的输出功率受自然界温度、光照强度等因素影响而产生波动,在并网过程中,光伏电源的输入功率变化会影响公共电网原有电压稳定性。最后,目前大规模光伏发电系统需进一步提高无功电压支撑能力,增强电压及其频率稳定性,进而提高发电质量。

2.3光伏并网位置对配电网的影响

配电网中的并网位置存在Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型三种存在状态。当光伏发电系统输出电压的功率损耗逐渐增大时,距离薄弱配电节点最近的Ⅰ型并网位置会在静态电压的促进下,发生明显的稳压迁移。而Ⅱ型并网位置与薄弱配电节点距离较远,而随着静态电压稳定裕度的增加,输出电压的负荷支撑作用会对并网电子容量产生明显的抑制作用,为避免相邻线路有用功损耗的逐渐增加,Ⅱ型并网位置会采取靠近上级电网节点的方式,保持配电网电压的稳定性。在光伏发电系统保持分散接入条件时,Ⅲ型并网位置的接入状态会逐渐向着输出薄弱节点靠近,此时一部分发电节点会保持断续接入状态,在上级电网的稳压条件得到保障时,Ⅲ型并网位置不再发生改变,并在系统稳流输出条件的控制下,使配电网的电压逐渐趋于稳定。

3适应光伏并网的电力优化调度方法

3.1孤岛效应的改善方法

对于该问题可以通过检修手段进行检测,以此有针对性地进行故障处理。目前较常用的检测手段有被动式检测法。当电网断电后,使用该手段可以对逆变器的工作参数进行调查,如果检出的输出功率以及负载功率之间存在较大的差异,就表明存在孤岛效应,当上述两个功率的值相差不大时,该法检出的效果不理想。同时,还可以使用主动式检测法。该法在检查时,需要对逆变器主动进行参数调整,以此来对电网的运行进行干扰。如果这些干扰参数无法被检测到,表明电网不存在孤岛效应,有故障问题发生时,逆变器的异常参数会远远超出标准值以及调节的数值,以便可以检测出该种效应情况。使用主动式检验手段后,检测人员可以获得精度值较高的参数,但是存在控制难度大等问题。此外,还有故障信号检测法。供电设备的监控系统会在故障发生后,及时发出光伏电源的异常信号,工作人员可迅速对并网活动进行调整或切断。目前,被动检测和主动检测两种方法联合使用对于检测孤岛效应的效果较好。

3.2加强风险控制

风险控制技术的研发,能保证用户用电过程的安全性,当下家装分布式系统设备在安装过程中常见的风险类型有电压保护风险,继电保护风险等。在对以上风险防控期间,相关人员一定要严格依照有关规范与操作规则操作,给予安装过程高度重视。精确设置与调控设备参数,能使发电设备设施后续运行安全性有一定保障。另外,技术人员在实践中应连续优化控制设施与监控装备,力争实现对电力系统运行故障的全面性、实时性监测,同时结合技术监测期间发现的不足,深入分析问题成因,并及时实施针对性改善措施。针对设备的关键点,安设相关的绝缘装备与避雷装备,以优化继电保护工作效率。

3.3改善电网运行环境

首先可以在光伏电源接入后,对于电源周围的太阳能光照强度、云层的厚度等数据进行准确调查,然后利用技术构建光伏发电功率预测模型,根据气候的变化情况,预测同一类、不同季节太阳能发电时的功率数据,找出其中的规律,为并网后电网有效运行的控制工作提供依据。其次,结合供电区域的光照情况,调整光伏电源的设置区域,以此提高光伏电源的稳定性。例如可以在照射强度高的区域,多进行光伏电源装置的设置等。最后,可以在发电时多进行储能装置的设置,在电源供应中,可能出现供电功率不稳定情况,需要使用储备好的电能以实现有效供给,提高电网的运行效率。

3.4提高储能水平

要对太阳能光伏发电并网加强控制,在光伏系统当中的电池具有一定的充电作用,能够对剩余电能进行有效的储存,而具有电能储存功能的太阳能系统,与光伏模块及电池进行连接,在此基础上进行负荷的接入,能够使光伏发电并网系统得到有效的简化,在对其并网操作进行强化的过程中,还可对网联逆变器加强引入,使并网系统的电流相位得到保证,从而对各种用电需求进行有效的满足,使电能功率得到有效的提升。

结语

目前国家一直鼓励光伏发电项目靠近电力负荷建设,接入中低压配电网实现电力就近消纳。太阳能光伏市场应用将呈现宽领域、多样化的趋势,适应各种需求的光伏产品将不断问世,除了大型并网光伏电站外,与建筑相结合的光伏发电系统、小型光伏系统、离网光伏系统等也将快速兴起,因此光伏并网后的优化调度方法将发挥更加重要的作用。

参考文献:

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