光伏电站并网对电网可靠性的影响

王刚

（特变电工新疆新能源股份有限公司新疆乌鲁木齐市830000）

摘要：在光伏电站中，太阳照度与电池温度具有较大的随机性，这种随机性会对并网后的电网可靠性造成一定的影响。想要对这部分影响进行全方位的评估，必须以电站中的等值电路为依据，推算出电站输出功率的关系。根据光伏电站的无功功率与接入电压的联系，可以计算出电站无功功率以及电网潮流，并且得出光伏电池组件的故障切除条件。本文将对光伏电站并网对电网可靠性进行分析，探讨太阳照度与电池温度对其造成的影响。

关键词：光伏电站；并网；电网可靠性；影响

1、引言

光伏发电是一种新兴的发电方式，具有绿色环保、激动灵活等方面的优势，是未来电力系统中最重要的发电方式之一。在我国的光伏电站发展过程中，遇到了一系列问题，阻碍了光伏发电的进一步发展，这是由于缺乏对光伏电站并网运行特性与并网后对电网影响的了解。所以，光伏电站并网后，对电网可靠性的影响已经成为光伏发电行业重点关注的问题。为了探讨这些问题，我们必须对光伏电站并网运行的特点进行研究，建立双级变换电站模型，分析电站并网运行后对电网潮流分布以及继电保护的影响。

2、光伏并网系统概述

在光伏电站中，光伏发电系统主要是由光伏电池、DC-DC与DC-AC变换器、变压器以及控制器等设备组成。光伏电站在并网后可以形成光伏发电系统，光伏电池发出的直流电会经过转换器输送到电网中。光伏电站在并网后能够提高电能转换效率，是目前光伏发电产业发展过程中的重要课题。

3、光伏并网系统的模型种类

光伏并网系统的模型主要有以下两种：

3.1单级式系统模型

单级式系统模型指的是不需要DC/DC转换，直接使用逆变器完成并网的光伏发电系统模型。这种系统模型具有结构紧凑、运行效率高的特点，但是对其进行控制的算法相对复杂，因此，这些复杂的控制算法需要使用并网逆变器来完成。

3.2双级式系统模型

双级式系统模型指的是先使用DC/DC来对最大功率进行控制，并且升高直流电压，再通过DC/AC控制并网电压、电流等参数，使其能够逆变到电网中。这种系统模型虽然结构复杂，但是控制算法相对简单，事项相对容易。

4、光伏电站并网对电网可靠性的影响

4.1对系统潮流的影响

在电网的初始状态，系统潮流值就是光伏电站的平均负荷，系统中所有变压器抽头电压均一致。在光伏电站并网完成后，系统中所有母线节点的稳态电压均有上升。造成这种现象的原因是配电网通常为辐射状，在稳定运行时，电压的降低方向是与馈线潮流方向一致的。在并网后，如果应用单位功率的模式进行控制，光伏电站就会对有功潮流产生积极的影响，然而，如果应用电压调节措施，这时光伏电站的并网都在配网负荷侧完成，如果配网运行稳定，馈线中的有功功率就会降低，再加上电站的无功输出，就会使所有负荷点的电压增大，甚至造成母线节点过压。

4.2对系统电压波动的影响

在传统的电网中，造成系统电压出现波动的原因有很多，其中最常见的就是有功、无功负荷的变化。如果负荷均处于系统的末端，电压就会出现较大的波动。但是，在光伏电站中，输出功率的变化会受到自然环境的影响，包括温度与关照度。在光照度较强时，电站的输出功率就会明显升高，在光照度逐渐减弱时，输出功率就会随之降低。所以，在参考故障请出因素的同时，还要关注光伏电站输出功率的变化情况，在极端条件下，输出功率可能会由最大功率直接变为零。

4.3对短路电流以及继电保护的影响

在光伏电站完成并网后，电网系统的分布方式就会随之改变，有原有的辐射状变为了充满电源与负荷分布的复杂形状的网络。所以，一旦电网中出现故障，无论是在光伏电站接入位置之前的部分还是之后的部分，系统中远离电源一侧的母线电流就会得到光伏电源的补充，不会降为零。如果系统中的线路故障发生在光伏电站接入位置之前，光伏电站无法提供故障电流，因此要由系统电源提供，光伏电站就不会影响到故障电流，同时不会对线路的保护造成影响。但是，如果相邻的馈线出现故障，光伏电站输出的反方向电流就坑内会造成完好线路出现误操作的情况。如果线路的故障出现在光伏接入位置之后，接入位置以前的线路就会受到光伏电站等效阻抗的影响，故障电流就会小于未接入时的值，导致灵敏度降低，造成过流保护延时增加，影响到故障切除的速度，用于保护的级差配合失效，在故障位置与接入位置变化的情况下，有可能会造成保护灵敏度降低，无法正常启动的现象。在接入位置之后，线路会受到光伏电站的助曾作用，导致故障电流增大，从而提高保护护灵敏度，但是会造成因保护范围的扩大而失去选择性。与此同时，在并网完成后，由于光伏电站的接入，电网中的短路电流水平就会增大，在电网出现故障而短路的瞬间，光伏电站中的电流就会流入电网中，造成断路器能力不足，无法顺利切除故障，严重时会导致故障扩大，波及到整个系统。

5、结束语

总而言之，在光伏电站并网运行后，电网系统中的潮流分布、短路电流以及继电保护等很多方面都会受到一定的影响。为了对这些影响形成有效的控制，我们必须了解光伏电站运行情况以及并网后系统的响应对策，提高光伏电站并网后电网系统的可靠性。

参考文献：

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