0引言

我國地處北半球，太陽能資源非常豐富，年日照時數大于2000小時地區占2/3以上，與美國相近，比歐洲、日本優越得多。其中青藏高原、甘肅北部、寧夏北部和新疆南部等地區太陽能資源相對更為豐富，全年日照時數為3200～3300小時，輻射量在6700～8370兆焦／平方米•年。近年來，光伏產業迅猛發展，國內光伏裝機容量逐年增加，2008年國內光伏發電裝機14萬千瓦，2009年達到30萬千瓦，預計2016年我國光伏裝機容量有望突破500萬千瓦，2020年突破2000萬千瓦，而大規模光伏并網勢必對電網安全穩定運行帶來了新的挑戰。

1光伏發電大規模應用對電網運行提出的挑戰

1．1資源與負荷逆向分布帶來的送出與消納問題

采用“集中開發、高壓送出”模式開發的大規模光伏電站多集中在西北、華北等日照資源豐富的荒漠/半荒漠地區，這些地區一般地域范圍廣，但是本地負荷小，光伏電站的電力需要進行遠距離輸送。隨著光伏電站數量和規模的不斷加大，光照強度短期波動和周期性變化引起的線路電壓超限現象將逐步出現，這將成為制約大規模光伏電站建設開發的主要因素之一。

1．2幅照強度波動性、隨機性強，運行控制問題突出

光伏電源出力波動性和隨機性特點明顯，且光伏電站自身無慣性環節，呈現有功功率階躍性變化特點，需要增加電網的旋轉備用容量進行調節；供電可靠性指標分析、電壓無功控制、電能計量計費以及與電網自動化系統的信息交互等各種運行控制措施也存在技術問題。

1．3光伏分布式接入配電網對電網安全產生影響

光伏分布式接入配電網會帶來特有的計劃外孤島運行問題，會威脅線路維護人員人身安全；造成與孤島地區相連的用戶供電質量受影響；孤島電網與主網非同步重合閘造成操作過電壓；單相分布式發電系統會造成系統三相負載欠相供電，目前所有的防孤島檢測算法均存在檢測盲區。

1．4光伏分布式接入配電網對繼電保護產生影響

在線路發生故障后，繼電保護以及重合閘的動作行為都會受到光伏發電系統的影響。對基于斷路器的三段式電流保護的影響最為顯著，尤其是導致線路保護的靈敏度降低以及相鄰線路的瞬時速斷保護誤動，并失去選擇性。

1．5大量使用電力電子并網設備帶來的電能質量問題嚴重

光伏并網逆變器采用高頻調制，易產生諧波；并聯輸出諧波放大現象難以預測與治理；輸出功率不確定性易造成電網電壓波動、閃變；需要電網配置相應電能質量治理裝置。

2光伏發電并網智能控制技術問題

2．1電壓調頻調峰與經濟運行

與風電類似、太陽能光伏發電同樣具有間歇性、周期性、波動性的特點。當光伏發電在電網電源中的比例不斷增大的時候，其對電網調頻、調峰壓力的影響將愈加顯著。光伏發電調峰能力極差，且隨著光伏穿透功率的增加，系統內的峰谷差將成倍增加。可開展光伏發電功率預測技術、光伏與其他電源的統一規劃和協調控制技術、提高光伏電站自身功率可控性的智能控制技術等方面來重點突破予以解決。

2．2應對“電網穩定控制難度提高”的智能化技術

與常規發電機組不同，光伏發電的運行控制特性完全由電力電子逆變器決定，沒有轉動慣量和阻尼特性。如何利用光伏發電并網智能化技術提高電網安全穩定水平是突破的重點之一。（1）光伏電站的電壓無功控制技術研究開發光伏電站的自動電壓控制（AVC）策略與裝置，能夠根據電網電壓水平和相關調度指令進行光伏電站無功功率控制。（2）分布式光伏電源接入配電網的綜合自動化技術1）提出包含分布式光伏發電的配電網潮流計算方法。2）提出包含分布式光伏發電的配電網運行控制基本原理和技術方法。3）開發包含分布式光伏發電的配網綜合自動化系統。

2．3應對“分布式接入引起配電網運行方式改變”的智能化技術

目前，我國的中、低壓配電網主要是中性點不接地系統，采用單側電源輻射型供電網絡。大量光伏電源接入配電網，使配電系統從放射狀結構變為多電源結構，潮流和短路電流的大小、流向以及分布特性均發生改變，對配電網的運行控制帶來諸多問題。

（1）包含分布式光伏電源的配網繼電保護技術1）研究包含分布式光伏發電的配電網短路計算方法和分布式光伏發電對配網短路電流的影響分析方法。2）研究在現有繼電保護配置下，配電網的最大光伏發電接入容量計算方法。3）掌握包含分布式光伏發電的配電網繼電保護配置和整定方法。

（2）分布式光伏電源接入配電網的綜合自動化技術1）提出包含分布式光伏發電的配電網潮流計算方法，掌握分布式光伏發電對配網潮流和損耗的影響。2）提出包含分布式光伏發電的配電網運行控制基本原理和技術方法。3）開發包含分布式光伏發電的配網綜合自動化系統。

3結束語

針對我國目前光伏發電發展現狀，分析了光伏發電大規模應用對電網運行帶來的挑戰，并針對存在的問題從技術層面上提出所需解決的關鍵技術方案。研究結果對我國光伏發電并網技術以及確保電網安全穩定運行等方面提供了重要的理論指導和實踐意義。