引言
作为典型的自然能源,太阳能具有污染可控、能耗低、发电期间不会产生有害物质等优势,由此而衍生出的光伏发电产业也呈现出了极为迅猛的发展势头。事实证明,分布式发电可使太阳能得到最大程度的开发,确保太阳能尽快转化成电能并供居民使用。可以预见的是,未来该技术将得到更加广泛的运用,因此,围绕该技术的不足展开讨论很有必要。
1分布式光伏发电的电能特征
分布式光伏发电是基于电力产业现代化发展理念,以用户场地附近为建设场所,以用户侧自发自用、多余电量上网的运行方式而构建的光伏发电设施。分布式光伏发电以光伏组件为基础,将太阳能直接转化为电能并加以利用,倡导就近发电,就近并网,就近转换,就近使用等基本原则,是现代电力企业绿色化发展的重要标志。随着光伏发电接入量的增大,对发电并网具有更加制约性的影响因素,其逆变器的保护功能不能满足配电网安全性需要,其抗孤岛保护功能在光伏数量增多的情况下,逆变器可能会出现相互干扰情况,容易出现检测失败。
分布式光伏发电系统利用新能源实现发电,具有明显的优势,具体表现为以下几方面:容易操作,能够较快启动和终止运行,自动化程度较高;装配费用低;建设的工期比较短;对环境破坏较小;良好的调峰性能;能够就地发电和输送电力,设施出现问题后依然能够输送电力,为集中供电提供保障;发电量较大,能够向指定地区输送足够的电力;考虑到系统彼此独立,因此其运行中的安全隐患比较小,能够在很大程度上降低电力输送中断的情况;运行中几乎不会产生能耗,不需要配电站的支持,能够对运行成本予以有效控制,而且在使线路耗损降低的同时确保系统稳定运行。由此可见,无论是在城乡用电模式的配置、能源结构的转型,还是自然环境的保护中,这种发电技术的应用都会起到积极的作用,除此之外还为能源安全提供保障。
2分布式光伏发电的现状分析
我国太阳能十分丰富,在政府大力扶持光伏发电产业的当下,光伏发电相关技术均得到了长足的进步,其中,最具代表性的是分布式光伏发电技术。由于我国引入分布式光伏发电技术的时间较晚,在利用该技术对光伏发电相关项目进行开发时,仍有亟待解决的问题存在,例如,有关人员未能做到严格管控组件质量,导致不达标组件进入项目,使发电系统的稳定性和安全性受到负面影响;太阳能不稳定,光伏发电期间极易出现电网波动的情况,进而使发电系统难以正常运行;在储存电能、并网的过程中,光伏电网的电压不固定,这一问题同样影响着光伏发电优势的发挥。现阶段,亟待解决的问题主要包括以下两个:(1)除特殊情况外,集中进行供电的配电网均存在电力辐射的情况,若配电网处于正常运行状态,其电压将沿功率传输方向缓慢下降,但运用分布式光伏发电技术后,电网内将形成多个电源节点,同时传输功率潮流的变化方向也发生了改变,使各节点对应电压不断变化,若不尽快解决该问题,将导致电压偏压持续增大,进而对电网的安全性造成不利影响。(2)若供电系统因故停止运行,但光伏发电仍处于供电状态,会造成孤岛现象。一般来说,孤岛现象主要分为非计划性和计划性两类,非计划孤岛往往难以预测。此外,考虑到主网难以做到有效控制孤岛输电频率和电压,随着孤岛现象存在时间的增加,其他设备受损的概率将大幅提高。(3)由于配电线路具有一定抗阻性,各负荷节点电压较低,在配电网中接入分布式光伏影响功率(有功功率、无功功率)发生变化,电源输出各负荷节点电压可能会升高,馈线出现逆潮流,某一节点电压值可能出现超载现象。另外,分布式光伏发电受到外界环境的影响。如果天气发生变化,光伏输出功率将出现不同程度的波动,电压不稳定,系统容量增大。
3分布式光伏发电技术改进措施
3.1科学调压
分布式光伏发电的性质较为特殊,极易由于自然光能的影响而出现发电不稳定的情况。对电力资源进行并网期间,频繁变化的光伏电压对电网所产生的影响有目共睹,若不尽快解决该问题,将在极大程度上降低项目的安全性。鉴于此,有关人员指出,应酌情引入调压技术。简单来说,就是利用电压调节器对电力进行控制,缩小电压波动范围。长期处于高效运行状态的发电系统较易发生线路轻载或类似情况,以往在电网末端安装调压设备的方法,会导致光伏电网在并网期间所形成电压超出限值,进而使并网效果和可靠性受到负面影响。为避免上述情况出现,有关人员最终决定以发电系统呈现出的运行状态为依据,在储能阶段增设调压器,利用调压器对电压波动加以控制。事实证明,此举可使发电系统具有更加理想的稳定性及安全性,需要引起重视。
3.2孤岛保护
要使光伏发电存在的不足得到弥补,关键是明确问题成因,同时制订相应的改进方案。研发孤岛保护相关技术的初衷主要是杜绝并网期间两者出现短暂失联,导致光伏电网失去独立运行的能力。对该技术加以运用,可在极大程度上提高光伏电网的稳定性及安全性,通过主动切断连接设备的方式,使维护及检查工作得到高效开展。若存在计划外的孤岛运行情况,则要对电网处于该工况时对电气设备、工作人员所产生的影响进行分析,从而制订切实可行的预控计划,同时针对常见事故,拟定相应的处理方案,为光伏电网的长期运行提供保障。
3.3负荷预测
为了避免光伏电源接入使得电能质量劣化,在分布式光伏发电接入环节,首先应该做好电量负荷预测,通过经济模型对分地区负荷进行数量参数校核。其中进入规划模型主要考虑目标函数、电压偏差和波动、线路热约束等因素,主要以多种群遗传算法(MPGA)求解为主,考虑电能质量容量参数。考量到分布式光伏出力受温度、光照等因素影响大,存在较大波动性、间歇性,因此不可将其作为固定电源进行考量,需要考虑其波动强度、波动范围,在其目标函数设定上需要进行适当改变。尤其需要考量当分布式光伏接入电网后,对原有电压、稳定、网损等带来的影响,提出科学优化目标函数。
3.4构建储能发电体系
从发电系统整体运行的角度而言,分布式光伏发电整合了体系中的不同部分,通过储能构件的运行实现电力的输送。同时,光伏发电系统也需要相关配套设备的支持,后者是储能发电系统中的主要组成部分。对于控制和调节电压而言,起到主导作用的是变流器。变流器一方面能够将电压波动控制在规定的限度你,另一方面也能够根据不同时段的需要稳定系统电压。对于直流侧架构而言,谐波的产生会受到电压的管控,从而为交流的稳定提供保障。由此可见,在分布式光伏发电系统接入的情况下,必须配置交流装置,特别是在电源模式下更是如此,在充放电的情况下也能够有效管治负载。
结束语
在开发分布式光伏发电相关项目时,为保证电网始终处于稳定且安全的运行状态,有关人员应对现有技术进行相应的改进,通过科学调压还有孤岛保护等方式,使光伏发电的价值得到最大化的体现。
参考文献:
[1]郭强.分布式光伏并网发电现状及应用研究[J].中国高新科技,2021(02):34-35.
[2]许建峰,曹庆仁.中国分布式光伏并网发电现状及应用研究[J].能源与节能,2020(06):45-48.
[3]刘锐杰.分布式光伏发电的现状分析及技术改进措施[J].化学工程与装备,2019(12):188+181.
[4]梁文翰.我国分布式光伏发电现状探究[J].中国战略新兴产业,2018(24):31-32.