光伏電源對(duì)農(nóng)村配電網(wǎng)電能質(zhì)量的影響

張丹

摘要：作為發(fā)展前景廣闊的清潔能源，光伏發(fā)電技術(shù)近年來日趨成熟，如何應(yīng)對(duì)光伏電源接入對(duì)電能質(zhì)量造成的影響也成為行業(yè)熱點(diǎn)課題，由此可見本文研究具備的較高現(xiàn)實(shí)意義。目前，我國太陽能發(fā)電已經(jīng)成為電力事業(yè)發(fā)展的一個(gè)主要方向，通過將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，能夠滿足當(dāng)前快速增漲的用電需求，作為一種可再生能源，光伏電源的接入對(duì)農(nóng)村配電網(wǎng)電能質(zhì)量產(chǎn)生一定影響，為了提高能源利用效率，文章對(duì)電能質(zhì)量影響及解決對(duì)策進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：光伏電源;配電網(wǎng);電能質(zhì)量;光伏發(fā)電

引言

我國地大物博，雖然資源豐富，但是人口很多，使得能源缺少。加強(qiáng)能源保護(hù)和新能源的開發(fā)顯得更加的重要。近年來，電能越來越成為主要的能源供給，電能來源很多。光伏發(fā)電技術(shù)非常方便，緩解了能源不足和環(huán)境污染的問題。在并網(wǎng)的過程中，由于光伏發(fā)電自身的特征，如今的電力系統(tǒng)存在著很多的問題需要進(jìn)行解決。因此，應(yīng)該仔細(xì)研究光伏發(fā)電對(duì)于電力系統(tǒng)的影響，從而幫助光伏發(fā)電技術(shù)的不斷發(fā)展。

1光伏電源對(duì)農(nóng)村配電網(wǎng)電能質(zhì)量的影響分析

1.1? 基本影響

光伏電源對(duì)電能質(zhì)量帶的影響主要體現(xiàn)在電壓偏差、電壓波動(dòng)、諧波方面。電壓偏差影響源于光伏電源接入后線路上傳輸功率的減小，光伏電源輸出功率也會(huì)同時(shí)減小，并導(dǎo)致負(fù)荷節(jié)點(diǎn)的電壓升高。在光伏接入容量較低的情況下，該節(jié)點(diǎn)的電壓會(huì)由光伏系統(tǒng)支撐，而當(dāng)光伏接入饋線末端或光伏接入容量較大時(shí)，某些節(jié)點(diǎn)可能受此影響出現(xiàn)電壓超過允許值的問題;電壓波動(dòng)影響源于光伏電源啟停、環(huán)境溫度和光照強(qiáng)度變化，雖然短路容量增加能夠?qū)崿F(xiàn)配電網(wǎng)內(nèi)部的電壓波動(dòng)被抑制和削弱，但在光伏電源啟停、環(huán)境溫度和光照強(qiáng)度變化影響下，電壓波動(dòng)很容易因此出現(xiàn);諧波影響源于光伏電源接入所使用的逆變器，大量的電力電子開關(guān)器件很容易因連續(xù)的關(guān)斷、導(dǎo)通產(chǎn)生諧波分量，諧波污染的產(chǎn)生自然會(huì)直接影響電能質(zhì)量。

1.2? 具體影響

對(duì)于農(nóng)村配電網(wǎng)來說，光伏電源的影響主要體現(xiàn)在電壓方面，由于放射狀屬于農(nóng)村配電網(wǎng)的主要結(jié)構(gòu)形式，這就使得并入點(diǎn)處電壓質(zhì)量會(huì)直接受到接入的光伏電源影響。通過簡化光伏電源并網(wǎng)系統(tǒng)，可得到如圖1 所示的光伏電源并網(wǎng)點(diǎn)處的戴維南等效電路。

結(jié)合圖1 所示的戴維南等效電路，可以得到式（1）所示負(fù)載電壓表達(dá)式，式（2）所示的線路電流表達(dá)式需結(jié)合基爾霍夫電流定律。

將式（2）帶入式（1）可以得到式（3），結(jié)合式（3）可以發(fā)現(xiàn)，并入點(diǎn)的電壓會(huì)受到并入光伏電源的直接影響，這種影響表現(xiàn)為電壓升高，且電壓升高的幅度會(huì)隨并入功率的增長而提升，線路阻抗越大（線路越長）也會(huì)導(dǎo)致電壓抬高越多。如光伏電源提供的無功功率和有功功率能夠剛好滿足負(fù)載需求，農(nóng)村配電線路即可在無負(fù)載電流的情況下運(yùn)行。

值得注意的是，光伏電源對(duì)農(nóng)村配電網(wǎng)電壓的影響在并網(wǎng)點(diǎn)位置、并網(wǎng)容量方面也有著直觀體現(xiàn)。分析并網(wǎng)點(diǎn)位置影響可以發(fā)現(xiàn)，在較重的負(fù)載影響下，接入農(nóng)村配電網(wǎng)末端的光伏電源會(huì)帶來較大的電壓改善作用，分析并網(wǎng)容量方面影響可以發(fā)現(xiàn)，在較輕的負(fù)載情況下，接入農(nóng)村配電網(wǎng)末端的光伏電源可能導(dǎo)致電壓越限。

1.3影響總結(jié)

總的來說，光伏電源對(duì)農(nóng)村配電網(wǎng)電能質(zhì)量的影響主要體現(xiàn)在電壓越限、孤島安全問題、電壓波動(dòng)、諧波污染、閃變等方面。但值得注意的是，光伏電源接入在削減夏季電網(wǎng)負(fù)荷高峰、臺(tái)區(qū)過載和低電壓問題解決方面具備的優(yōu)秀表現(xiàn)也需要得到重視。

2農(nóng)村配電網(wǎng)優(yōu)化電能質(zhì)量的路徑選擇

2.1? 日常管理路徑

為較好應(yīng)對(duì)光伏電源帶來的電能質(zhì)量影響，農(nóng)村配電網(wǎng)電能質(zhì)量優(yōu)化應(yīng)：①做好日常管理工作，這一工作應(yīng)圍繞調(diào)控運(yùn)行展開。在具體管理中，各地供電局需首先把好設(shè)備安全關(guān)，因此嚴(yán)格驗(yàn)收相關(guān)設(shè)備，保證設(shè)備質(zhì)量合格、手續(xù)齊全。在并網(wǎng)環(huán)節(jié)，電能質(zhì)量的實(shí)際檢測必須得到重視，無功補(bǔ)償裝置也需要嚴(yán)格按照規(guī)定設(shè)定，為滿足無功就地平衡原則，需保證功率因數(shù)補(bǔ)償后可達(dá)到0.9%左右;②需做好調(diào)控人員停送電操作規(guī)范，以此基于光伏電源點(diǎn)的運(yùn)行方式、發(fā)電容量、并網(wǎng)點(diǎn)、聯(lián)系方式，保證停送電操作嚴(yán)格貫徹規(guī)范要求，避免電氣誤操作問題出現(xiàn)，恢復(fù)送電時(shí)的用戶按次序并網(wǎng)也需要得到重視;③需嚴(yán)格開展日常調(diào)度管理，并在得到電網(wǎng)調(diào)度同意后進(jìn)行光伏電源的解列、并網(wǎng)。在電網(wǎng)檢修或出現(xiàn)事故時(shí)，電網(wǎng)調(diào)度下達(dá)的命令必須嚴(yán)格執(zhí)行;④需做好設(shè)備檢修及方式管理工作，相關(guān)部門需嚴(yán)格執(zhí)行" 兩票三制"，保證檢修工作和停送電操作的安全，作業(yè)地點(diǎn)的情況核對(duì)、安全措施的合理選用、按帶電設(shè)備處理的分布式光伏電源供電設(shè)備處理也需要得到重視;⑤線路保護(hù)裝置的合理配置也需要得到重視，一般配置光差保護(hù)和過電流保護(hù)（階段式方向），光伏電源切除時(shí)間與重合閘動(dòng)作的相配合也不容忽視;⑥需關(guān)注反" 孤島" 運(yùn)行安全防護(hù)的加強(qiáng)，避免檢修過程存在" 孤島" 運(yùn)行電源點(diǎn)，配合針對(duì)性的安全措施制定與裝置安裝，即可更好服務(wù)于農(nóng)村配電網(wǎng)電能質(zhì)量優(yōu)化。

2.2? 具體優(yōu)化措施

為更好實(shí)現(xiàn)農(nóng)村配電網(wǎng)電能質(zhì)量優(yōu)化，還可圍繞光伏陣列在局部陰影下的最大功率點(diǎn)跟蹤優(yōu)化、基于混合有源濾波器的諧波抑制優(yōu)化、基于并網(wǎng)逆變器和復(fù)合控制策略的控制優(yōu)化進(jìn)行探索，這類優(yōu)化方式同樣能夠較好提升農(nóng)村配電網(wǎng)電能質(zhì)量，降低光伏發(fā)電并網(wǎng)帶來的影響，如圖2 所示為逆變器復(fù)合控制基本原理圖，這一控制以基于光伏發(fā)電系統(tǒng)的無功功率和有功功率控制方法PQ控制法為基礎(chǔ)，配合頻率和電壓的主動(dòng)控制，即V/f控制，即可通過對(duì)電網(wǎng)電壓頻率和幅值的實(shí)時(shí)監(jiān)測，比較額定參考值，逆變電源的輸出頻率和電壓可由此基于反向微調(diào)的方式進(jìn)行調(diào)節(jié)，保證其能夠與電網(wǎng)電壓頻率、幅值同步。逆變器復(fù)合控制采用雙閉環(huán)控制方法，PQ控制法在頻率穩(wěn)定和電壓穩(wěn)定保障中存在的不足也得以較好解決，為更好開展復(fù)合控制，輸出功率范圍的合理設(shè)定、基于電壓閃變危害的保護(hù)裝置設(shè)置同樣需要得到重視。

結(jié)語

綜上所述，農(nóng)村配電網(wǎng)中光伏電源對(duì)電能質(zhì)量帶來的影響較為深遠(yuǎn)。在此基礎(chǔ)上，本文涉及的日常管理路徑、具體優(yōu)化措施等內(nèi)容，則提供了可行性較高的電能質(zhì)量優(yōu)化路徑。為更好保證電能質(zhì)量，電能質(zhì)量受影響規(guī)律的總結(jié)也需要得到重視。

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