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国家此前的主力发电方式是火电, 也就是煤炭等燃烧物发电, 火电因污染等问题在未来的发电系统中正逐渐被边缘化, 但光伏发电要想完全取代火力发电还存在很大的缺陷。火电虽然对环境的污染巨大, 但在其功率的输出上具有光伏发电所不具备的稳定性和可预测性。相较之下, 光伏发电依赖光照, 因此季节、空气温湿度、天气等环境因素都会对其产能带来影响, 所以光伏发电充满很强的随机性和不可控性。也正是这层不可控性, 使得光伏发电系统的运行稳定性受到了极大的阻碍, 这也增加了以光伏发电系统发电的电站在制定发电计划以及实施时的难度[3]。在国家能源局的《2018年光伏发电通知》公布之后, 未来的光伏发电应用数量和应用范围还会持续增高, 而这样一来, 供电公司的电力调控难度还会走向越来越困难的状态。
在当前, 国家的光伏发电应用正在逐渐扩大, 并网光伏电站的数量正在增加。孤岛效应发生的概率也在随着电站的增多而增多。其不仅会对光伏发电站本身的设备带来极大的损害, 同时也会让大电网的损害进一步扩大为灾害事故。比如, 处于孤岛效应的电流通路虽然没有电流通过, 但本身还处于供电状态, 因此会对供电公司的现场检修人员造成极大人身安全隐患, 极容易引发人身财产损失。因此电网调控中心应当做好相关工作来保障电网的安全稳定运行。
光伏发电系统作为一种和火电、水电等电力系统迥异的发电系统, 在运营人员上和传统大型国有发电企业存在极大的不同, 其自身的需求具有相当程度的灵活性, 并会因此出现“量身订做”的情况, 即根据自身的需求对机组进行并、解列。另外, 光伏发电由于其自身发电原理所受自然条件的影响, 使其充满了随机性与不可控性, 让配电网侧的能力管理相较于传统火电、水电出现了很多的新难题, 同时也让调控中心的调控力度及实施难度猛增不降。此外, 在未来大型并网光伏发电站的数量只会越来越多, 其直接接入的电压等级也在提高, 电网调控的管理模式也会更加复杂化。
当光伏发电站并网时, 系统的容量就会增大, 因为接入的光伏发电机组系统数量与规模的不同, 原本的发电系统在自身的整体架构上出现了很大的改变, 对于电网的潮流分布控制开始变得更加困难。因为难度上的提高, 随之而来的就是一系列调控难点, 在并网光伏发电系统中, 有功和无功等功率上的变化都会对电网带来冲击, 而即使在发电系统内部, 其发电组件的启停也会对电力的输出造成极大的影响, 使其发生改变, 并最终使电能质量下降, 对用电客户的用电效果造成极大的影响[5]。
随着国家能源局《通知》发布, 新能源政策的迅速推动, 光伏发电所占比例在未来还会持续增高, 而随着大规模的光伏系统引入, 数量巨大的电力电子会直接使电力系统一些本来的运行模式发生极大的改变, 譬如在太阳光迅速变化时逆变器开关因为既定运行转换发生反应迟缓, 输出的准确性大幅度降低, 而如果在一些区域中的太阳光产生变化, 谐波的波动范围也会变大变宽, 更有甚者会出现波动叠加, 于是在直接留逆变交流电的过程中带来谐波污染等。
谐波污染是影响电能质量一个比较重要的问题, 国内外都曾进行过对应的研究, 国内如薛钧义、同向前等学者在2000年时就针对用户电量和谐波污染之间关联进行了专门的探究, 李凤祥2004年对如何消除电力谐波污染进行过分析和论述, 国外电力研究专家C·Muscas、S·Sulis等人在《Investigation on the accuracy of harmonic pollution metering techniques》中也探讨了关于电力谐波的问题[6]。
光伏发电的优势在于其作为清洁能源的独特性, 而缺点则是受环境、天气等因素影响而带来的巨大的不稳定性与不确定性。要解决这一问题, 电网机构的科学合理与否很关键。电网结构是否符合当前能源发展的需要决定了光伏能源与电网之间的兼容状况, 因为在能源技术中, 电网是其介入的基础, 电网的坚强程度会和能源技术的介入状况产生最直接的关联。所以加强电力调控很重要的一个因素便是本地光伏发电的规模与分布情况的掌握, 如果调控部门能够合理的调整电网运行方式, 让继电保护可以展开合适的配合, 那么对于电网运行就能起到一定程度的改进作用, 从而在运行上让光伏发电系统产生更好的供电能力, 让电力企业做好更好的供电服务。
科学规划应是在光伏发电被大力推行和发展的同时并行做好的工作之一, 光伏发电系统因为自身原因在电能质量方面有很大的负面影响。而如果能就电网负荷、容量及结构部分做好充分调研, 就能在有效提升电能质量等方面的可承受范围, 在一定程度上缓解因为“系统容量过大”等问题带来的影响。供电公司如能确定科学化的光伏发电装机容量, 做到统一调度、分级管理, 相关人员严格按照电网调控原则进行系统操作, 加强人为可控因素, 落实各级调度关系, 降低非故障情况下发生非计划性并、解列的行为, 那么在很大程度上能够降低谐波问题, 会对光伏变电站的电力调控产生维稳的效用。
