光伏电站接入电网运行影响分析与电能质量评估

       光伏发电是未来新能源的重要发展方向之一，其大规模接入配电网导致传统无源配电系统演变为以多电源供电方式为特征的配电系统，增加了电网运行的不确定性和复杂性，因此，开展光伏电站接入电网后的运行影响分析及其接入电网后的电能质量评估工作，对指导电网合理有序接入光伏电站、保障电网安全稳定运行、支撑公司“三型两网”泛在电力物联网建设具有重要的现实意义。
       本文首先开展光伏电站接入配电网的潮流计算工作，为分析光伏电站出力不确定对电网运行的影响，采用一种混合蒙特卡洛与前推回代法的新型配电网潮流计算方法对光伏电站接入电网后的网损、电压运行水平等指标进行合理分析；其次建立光伏电站有功出力最大化与网损最小化的配电网有功无功协调优化目标函数，采用一种改进的遗传算法对模型进行求解，深入分析影响光伏电站接入的影响因素，考虑配电网网损、电压运行水平、三相不平衡度等影响因素求取光伏电站最大渗透水平；最后基于实际电网运行数据，对某地区实际光伏电站接入电网的电压偏差、电压波动和闪变、谐波等电能质量指标进行评估分析，从评估的性能结果上来选择最佳的供电形式，同时制定相关有效的控制措施，在满足相关电能质量的基本前提下，尽可能的规范化和合理化光伏电站联网运行过程中的相关电能质量运行指标。
       伴随着经济的高速发展，目前我们迫切需要解决的问题就是我们息息相关的环境问题。人类赖以生存的环境遭到破坏的主要原因来自大气污染以及全球变暖问题，带来这些问题的主要因素是化石资源的过度开采与利用，导致大气和水资源被污染给我们人类社会带来许多不利影响。因此，要开发合理利用好清洁能源至关重要（如风电、光伏、水电和生物质发电），这些新能源利用率高，不往大气中排放有害气体，可以改善我们的环境，另一方面可以使化石能源被延缓使用。随着我国经济的快速发展，现阶段为了应对发展困局，清洁能源的许多优点得以发挥作用，例如拥有规模小、分布范围广、开采方便、无污染等优点的光伏电源在近几年发生了明显变化。自 2016 年开始，太阳能得到了广泛的发展和利用，光伏的发展每年都是大幅度的增加，其中增长变化的一个指标基本上可达到 73GW/年的平均水平，从相关的数据资料和规划的要求情况来分析，到2019 年末光伏的发展规模将超过600GW 的水平，初步估计的装机容量为 635.9GW。随着光伏发电的不断发展，我国光伏装机规模与相关配套技术取已经发展为世界的前列，自 2013 年以来，国家能源局和发改委相继出台了一系列促进光伏技术发展的有利政策与办法，支持光伏发展，要求给予光伏发电电价及补贴方面的优惠、要求电网企业简化并网流程并提供相应并网服务，一定程度上规范加速了我国光伏产业发展，至 2018 年度，我国光伏发电装机规模达到 184GW，占全球市场份额 34.57%。为有效响应国家政策要求，国家电网公司为规范化光伏电站接入，在光伏电站接入电网后的具体管理要求的相关文件中清晰的指示出：在一体式光伏联网的过程服务中，各类主体人员的职责要求、并网全套流程服务体系和配套相关的相关资料要求均进行了统一规范的处理。

       对于光伏电站接入电网后的运行影响分析，文献通过搭建光伏电站模型，将其接入其实大规模混联电网中，重点分析不同光伏装机规模、不同光伏出力和不同外部因素影响下的电网潮流流动、动态稳定性问题，为光伏电站合理规划和接入电网提供思路。文献中建立了光伏电站接入受端电网综合评估方法，基于系统安全稳定运行、光伏出力不确定性、经济性等基本原则，在对各类指标量化的基础上进行模糊隶属度评估，可以直观有效的决策出最优方案，为光伏电站接入后的后评估工作奠定基础，光伏电站技术也使当代监督服务得到很多便利。文献研究的是评估当光伏电站接入大电网后系统是否能稳定运行，如果能电网安全稳定运行它有自身的一个裕度，也就是在故障状态下电网能否切除故障的能力。当光伏电站接入电网后会带来一系列的影响，文献对这些影响进行了有效分析，一些因素的评价指标是需要考虑的，比如光伏发电的资金、电网承载能力、运行损耗、短路比等，利用层次分析法对各类影响因素权重进行赋值，最后利用理想点法对最优解进行评估，有效简化了光伏电站评估的步骤，且评估准确度较优。对于分布式光伏接入电网的影响分析，文献中在光伏电站接入了牵引供电系统，对目前国内外相关领域的研究现状、光伏电站不同接入模式、以及光伏电站接入后系统运行的经济、技术和社会效益进行深入分析，为提高光伏消纳提供了新途径。

       文献中深入光伏电站接入后对用户侧功率因数影响的本质原因，提出几种可行的光伏电站就近无功补偿工况，并对其优缺点进行对比分析，对光伏电站接入后的无功补偿问题提供解决思路。文献对光伏电站接入农村配电网所造成的影响进行分析，对农村电网的运行线损、电压静态、暂态稳定性进行评估，多场景实验结果表明合理的光伏接入容量可以有效改善农网运行线损指标，提高电网运行稳定性。文献对光伏电站高渗透水平的地区电网运行能力进行评估，从光伏不同接入方式、电网运行稳定性、电能质量等方面进行深入分析，为规模化光伏接入提供依据。文献中考虑高渗透率光伏接入后，配电系统潮流方向发生转变，对其继电保护设备运行的影响分析，从继电保护范围、灵敏度和相关配套备自投设备出发，有效降低了继电保护设备误动作的风险，有效防止了分布式光伏孤岛运行情况的出现，避免了电网运行事故出现。文献对光伏电站接入后的极限接入容量进行分析计算、确保最大光伏接入的同时，还保证了电网运行的经济性和安全性。以上文献对分布式光伏接入的运行影响问题进行深入分析，从源-网-荷侧分析光伏电站、网架和用户侧的经济、安全运行问题，在保证电网运行各项指标合理性的基础上，重点分析光伏电站的最大接入能力。