并网光伏发电对电网的影响

【摘要】 世界环境的日益恶化和传统能源的日渐枯竭，促使了对新能源的开发和发展。具有可持续发展的太阳能资源受到了各国的重视，各国相继出台的新能源法对太阳能发展起到推波助澜的作用。其中，光伏并网发电具有深远的理论价值和现实意义。

【关键词】 光伏发电 并网 电网 能源 环境

一、工作原理与应用范围

光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术。不论是独立使用还是并网发电，光伏发电系统主要由太阳电池板（组件）、控制器和逆变器三大部分组成，太阳能电池经过串联后进行封装保护可形成大面积的太阳电池组件，再配合上功率控制器等部件就形成了光伏发电装置。目前，光伏发电产品主要用于三大方面：一是为无电场合提供电源；二是太阳能日用电子产品；三是并网发电。

二、光伏发电的发展优势

中国太阳能资源非常丰富，理论储量达每年17000亿吨标准煤，太阳能资源开发利用的潜力非常广阔。中国地处北半球，南北距离和东西距离都在5000公里以上。在中国广阔的土地上，有着丰富的太阳能资源。大多数地区年平均日辐射量在每平方米4千瓦时以上，日辐射量最高达每平米7千瓦时。年日照时数大于2000小时。与同纬度的其他国家相比，与美国相近，比欧洲、日本优越得多，因而有巨大的开发潜能。光伏发电的优点主要体现在： （1）无枯竭危险；（2）安全可靠，无噪声，无污染排放外，绝对干净（无公害）；（3）不受资源分布地域的限制，可利用建筑屋面的优势；例如，无电地区，以及地形复杂地区；（4）无需消耗燃料和架设输电线路即可就地发电供电；（5）能源质量高；（6）使用者从感情上容易接受；（7）建设周期短，获取能源花费的时间短。

三、光伏发电的局限性

如果在光伏发展之中我们注意不到以下这些问题，那么势必会影响光伏产业的可持续发展。（1）发电成本高是光伏规模化发展的重大阻碍。（2）获得的能源同四季、昼夜及阴晴等气象条件有关。（3）照射的能量分布密度小，即要占用巨大面积。（4）光伏技术研发能力和技术创新能力薄弱。

四、光伏发电的前景

据预测，太阳能光伏发电在21世纪会占据世界能源消费的重要席位，不但要替代部分常规能源，而且将成为世界能源供应的主体。预计到2030年，可再生能源在总能源结构中将占到30%以上，而太阳能光伏发电在世界总电力供应中的占比也将达到10%以上；到2040年，可再生能源将占总能耗的50%以上，太阳能光伏发电将占总电力的20%以上；到21世纪末，可再生能源在能源结构中将占到80%以上，太阳能发电将占到60%以上。这些数字足以显示出太阳能光伏产业的发展前景及其在能源领域重要的战略地位。

在当今油、碳等能源短缺的现状下，各国都加紧了发展光伏的步伐。美国提出“太阳能先导计划”意在降低太阳能光伏发电的成本，使其2015年达到商业化竞争的水平；日本也提出了在2020年达到28GW的光伏发电总量；欧洲光伏协会提出了“setfor2020”规划，规划在2020年让光伏发电做到商业化竞争；我国光伏产业也正以每年30%的速度增长。在发展低碳经济的大背景下，各国政府对光伏发电的认可度逐渐提高。

五、并网光伏发电对电网的影响

随着光伏并网发电系统大规模并网发电，光伏系统对电网的影响也日益突显，为保障地区电网和光伏系统的安全运行，研究其对电网的影响显得尤为重要。（1）对配网负荷特性的影响。光伏发电的发电功率随日照强度变化，晴天时大致呈单峰曲线型，功率峰值一般中午出现，光伏发电并网后会改变电网的负荷曲线特征及峰值负荷点。同时，东西部时差以及季节的周期性变化也对电网产生影响。（2）对调度自动化的影响。现有光伏发电单元不具有调度自动化功能，不能实现电网频率、电压的调整，这必然会减少电网的可调度发电容量，从而加大电网控制与调度运行的难度。（3）对电压的影响。当光伏发电并网后，由于存在反向的潮流，光伏发电电流通过馈线阻抗产生的压降将使负荷侧电压比变电站侧高，这可能导致负荷侧电压越限。另外，光伏发电输出电流的变化也会引起电压波动，而同一区域的光伏发电的发电功率受光照变化的影响具有一致性，这将加剧电压的波动，可能引起电压/无功调节装置的频繁动作。

六、环保问题

光伏发电带来的减排效果是否应该只考虑火电排放的二氧化硫和二氧化碳还有待 研究 ，因为当光伏并网发电时，同样电网在考虑电网安全，稳定和经济运行时，往往减少出力的不仅仅是火电厂，而考虑旋转备用时，也不仅仅是水电厂来承担旋转备用的任务。因此，在考虑光伏并网发电系统的减排贡献时，也应该在理论值前乘以一个小于1的系数。这个结论并不像一些文章中所讲的那么乐观。