分布式光伏電源接入對(duì)配電網(wǎng)的影響及應(yīng)對(duì)策略研究

國(guó)網(wǎng)邢臺(tái)供電公司 韓勝峰 梁曉尊

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分布式光伏電源接入對(duì)配電網(wǎng)的影響及應(yīng)對(duì)策略研究

國(guó)網(wǎng)邢臺(tái)供電公司 韓勝峰 梁曉尊

【摘要】近年來，我國(guó)的光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，越來越多的分布式光伏電源接入到配電網(wǎng)中。對(duì)于傳統(tǒng)的配電網(wǎng)絡(luò)而言，分布式光伏電源的接入勢(shì)必會(huì)打亂其運(yùn)行，造成一定的不良影響。本文將對(duì)分布式光伏電源接入后對(duì)配電網(wǎng)的影響進(jìn)行分析，并提出相應(yīng)的應(yīng)對(duì)策略。

【關(guān)鍵詞】分布式光伏電源；配電網(wǎng)；應(yīng)對(duì)策略

光伏電源具有明顯的不連續(xù)性和受天氣影響的群發(fā)性，是一種間歇式電源。分布式光伏電源在接入配電網(wǎng)后，會(huì)讓本來是單端輻射性網(wǎng)絡(luò)的配電網(wǎng)變成復(fù)雜的多端系統(tǒng)。而分布式光伏電源接入配電網(wǎng)后會(huì)直接影響配電網(wǎng)的各個(gè)方面，為了避免造成嚴(yán)重的損失，必須要弄清配電網(wǎng)可能受到的影響并找到應(yīng)對(duì)策略。

1　分布式光伏電源接入后對(duì)配電網(wǎng)的影響

根據(jù)實(shí)際案例的分析發(fā)現(xiàn)，分布式光伏電源接入后會(huì)對(duì)配電網(wǎng)造成以下幾點(diǎn)影響：

1.1對(duì)系統(tǒng)電壓的影響

一般的配電網(wǎng)都會(huì)呈現(xiàn)出輻射狀，正常情況下是電壓沿饋線潮流方向逐漸減弱。光伏電源的接入會(huì)讓放射狀結(jié)構(gòu)的配電系統(tǒng)變成多電源結(jié)構(gòu)，潮流的方向和大小都可能因此發(fā)生很大的變化，從而影響配電網(wǎng)原本穩(wěn)定的電壓，其主要的影響是：

（1）配電網(wǎng)饋線上的電壓分布會(huì)因光伏電源的接入而受到極大影響，這些影響都是根據(jù)光伏電源的接入位置和容量大小來深入判斷的。

（2）集中在同一節(jié)點(diǎn)上滲透率相同的分布式電源相對(duì)于分布在多個(gè)節(jié)點(diǎn)上的分布式電源對(duì)電壓的支持效果更弱。

（3）沿饋線的各負(fù)荷節(jié)點(diǎn)處的電壓會(huì)因?yàn)镈G輸出的無功支持和饋線上傳輸功率的減小而被抬高。

1.2對(duì)電能質(zhì)量的影響

一般情況下都是以電力電子技術(shù)為基礎(chǔ)，在電網(wǎng)中接入分布式光伏電源。在接入光伏電源時(shí)，大量的電力電子轉(zhuǎn)換器會(huì)使非線性負(fù)載急劇上升，讓電能質(zhì)量受到一定的影響：

（1）電壓閃變。電壓反饋控制設(shè)備間相互的作用帶來的影響、啟動(dòng)一個(gè)很大的光伏發(fā)電站以及短時(shí)間內(nèi)發(fā)生劇變的光伏電站的輸出都是引起電壓閃變的原因。

（2）諧波的大量帶入。分布式發(fā)電會(huì)使用大量的電力電子設(shè)備，這些電力電子設(shè)備會(huì)給系統(tǒng)帶來大量的諧波發(fā)電的方式和轉(zhuǎn)換器的運(yùn)作模式都會(huì)影響諧波的幅度和階次。

1.3對(duì)配電網(wǎng)安全的影響

（1）注入直流分量。配電網(wǎng)中的電流型變壓器、計(jì)量?jī)x表、電流式漏電斷路器、變壓器等都會(huì)因?yàn)橹绷鞣至康淖⑷胧艿讲焕绊?，受影響最?yán)重的是變壓器和電流式漏電斷路器。

（2）不帶隔離變壓器的PV系統(tǒng)雜散電容引起的EMC。一般情況下，并網(wǎng)PV都要以帶隔離變壓器的方式接入。如果不以這樣的方式接入，就會(huì)在雜散電容上存在交流電時(shí)引起地線的意外斷開，給人帶來觸電的隱患。

1.4對(duì)短路電流的貢獻(xiàn)和非正常孤島

（1）在光伏電源接入配電網(wǎng)后，接入到配電網(wǎng)絡(luò)中的PV系統(tǒng)可以在配電網(wǎng)電壓較低和電流輸出過大的時(shí)候通過PV逆變器的處理使其不會(huì)影響整個(gè)電網(wǎng)的運(yùn)行。

（2）非正常孤島。隨著越來越多的分布式電源接入到配電網(wǎng)絡(luò)中，非正常孤島的出現(xiàn)可能性就上升了。

1.5影響系統(tǒng)保護(hù)和損耗

引入PV后，配電網(wǎng)絡(luò)會(huì)發(fā)生很大的變化，若出現(xiàn)線路故障，PV將會(huì)影響整個(gè)配電系統(tǒng)中電流的大小、流向、分布和重合閘的動(dòng)作行為。

（1）降低延時(shí)電流速斷保護(hù)的靈敏度，嚴(yán)重的時(shí)候甚至?xí)霈F(xiàn)拒動(dòng)的情況。

（2）引起本線路過流保護(hù)的誤動(dòng)。

（3）瞬時(shí)速斷保護(hù)在相鄰的線路中出現(xiàn)誤動(dòng)，失去選擇性。

（4）重合閘可能因PV的接入不能重合。

（5）分布式電源的接入會(huì)讓配電網(wǎng)在運(yùn)作使的系統(tǒng)損耗發(fā)生變化，系統(tǒng)的損耗可能增加也可能減少，主要取決與整個(gè)分布式電源接入配電網(wǎng)是的具體情況。

1.6影響整個(gè)配電網(wǎng)的規(guī)劃

（1）分布式電源的應(yīng)用使電力系統(tǒng)的現(xiàn)在和未來都出現(xiàn)不確定性。當(dāng)分布式電源成為大多數(shù)用戶電能供應(yīng)來源的時(shí)候，負(fù)荷的增長(zhǎng)情況將變得不可預(yù)測(cè)，而以后的配電網(wǎng)規(guī)劃就會(huì)成為紙上談兵。

（2）分布式電源的接入會(huì)使得配電網(wǎng)出現(xiàn)多個(gè)發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)，這些節(jié)點(diǎn)的出現(xiàn)會(huì)讓人難以把握整個(gè)配電網(wǎng)絡(luò)。這樣就使得在所有可能的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中找到最優(yōu)的網(wǎng)絡(luò)布置方案變得更困難。

（3）分布式電源在被很多人接受的時(shí)候，這些人和使用原有的單向電源的人之間勢(shì)必會(huì)出現(xiàn)矛盾。他們的矛盾根本是各自使用的電源的發(fā)展問題，但要讓這兩種電源組成的配電網(wǎng)絡(luò)安全、優(yōu)質(zhì)的運(yùn)行，還需要花費(fèi)很多的人力、財(cái)力以及物力，且不是短時(shí)間內(nèi)可以完成的。

（4）分布式光伏電源使用的一次性能源具有多樣化的特點(diǎn)與機(jī)組類型使得配電網(wǎng)絡(luò)的電源結(jié)構(gòu)和利用效率成為棘手的問題。國(guó)家在進(jìn)行配電網(wǎng)的規(guī)劃時(shí)，會(huì)因?yàn)榉植际诫娫吹膹V泛應(yīng)用而受到影響。

2　應(yīng)對(duì)策略

（1）將有載調(diào)壓變壓器和電壓調(diào)節(jié)器等設(shè)備應(yīng)用到中低壓配電網(wǎng)絡(luò)中，利用這些設(shè)備控制負(fù)荷節(jié)點(diǎn)的電壓偏移。在對(duì)配電網(wǎng)絡(luò)中的電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)控制時(shí)，要特別重視重負(fù)荷時(shí)間段的調(diào)節(jié)，一般是物件和夜間的負(fù)荷較重，應(yīng)重點(diǎn)針對(duì)。

（2）對(duì)于分布式電源對(duì)電能質(zhì)量的影響，一般都不能準(zhǔn)確的將其完全消除。最有效的控制方式是通過限制PV逆變器的容量而防止特定次數(shù)的諧波產(chǎn)生共振，從而達(dá)到減小分布式電源對(duì)電能質(zhì)量的影響。

（3）消除直流分量的注入。大量的科學(xué)研究表明，直流分量跟電路的設(shè)計(jì)參數(shù)和調(diào)制頻率在偶數(shù)次諧波產(chǎn)生的配電網(wǎng)電壓波形畸變情況下游直接的關(guān)系。所以可通過PWM逆變器過濾采集到的配電網(wǎng)電壓信號(hào)和提高調(diào)制頻率來消除直流分量的注入。以帶隔離變壓器的方式進(jìn)行并網(wǎng)PV的接入，這樣就能防止EMC的出現(xiàn)。

（4）對(duì)于分布式電源對(duì)短路電流的貢獻(xiàn)和非正常孤島，并不會(huì)帶來大的危害，甚至?xí)硪恍┖锰?，所以不必過分在意。

（5）可通過在配電網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的過程中對(duì)系統(tǒng)保護(hù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，出現(xiàn)問題時(shí)及時(shí)采取措施，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)保護(hù)的完善。分布式電源對(duì)損耗的影響可能是有利的也可能是有害的，但可以通過調(diào)節(jié)分布式電源的位置來解決這個(gè)問題。

（6）根據(jù)分布式電源實(shí)際運(yùn)行過程中的負(fù)荷變化情況找到大致負(fù)荷的變化規(guī)律，如果實(shí)在找不出規(guī)律，就按照可能出現(xiàn)的最大變化對(duì)其進(jìn)行規(guī)劃。對(duì)于分布式電源的使用量和用戶之間的沖突，可進(jìn)行強(qiáng)行規(guī)定或地域劃分且在最短的時(shí)間內(nèi)完成。這樣可以保證分布式電源的應(yīng)用更易控制。對(duì)于分布式電源的能源使用問題，可通過指定能源種類的方法使其得到一定的處理。

總的來看，分布式光伏電源的接入會(huì)使配電網(wǎng)受到極大的影響。其中有好的影響也有不好的影響，好的影響我們可以放任不管，不好的影響我們可以通過一定的方式對(duì)其進(jìn)行控制，將影響降到最小。而分布式光伏電源在能源日益枯竭的當(dāng)代社會(huì)對(duì)節(jié)約能源有很大的作用，所以要對(duì)其加以利用。至于對(duì)電力系統(tǒng)的影響都是可以盡力克服的，不能因?yàn)橐恍┮蛩囟艞墝?duì)社會(huì)發(fā)展有利的東西。

韓勝峰（1977-），男，河北邢臺(tái)人，高級(jí)工程師，主要研究方向：從事信息系統(tǒng)應(yīng)用、分布式電站接入、配電網(wǎng)規(guī)劃等方面技術(shù)管理工作。

作者簡(jiǎn)介：