分布式光伏接入低壓配電網(wǎng)對電壓的影響

嚴(yán)實

(湖北省電力裝備有限公司，湖北 武漢 430000)

1 引言

隨著全球變暖對環(huán)境影響的逐步惡劣，清潔能源的開發(fā)已經(jīng)刻不容緩。同時十三五期間，我國也加大了對清潔能源的發(fā)展力度，光伏能源等可再生資源已經(jīng)成為我國能源的主要組成部分。其中光伏能源因其具有清潔、易于開發(fā)的特點，逐漸廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)中，尤其是電力行業(yè)，已經(jīng)有愈來愈多的光伏電站接入了電網(wǎng)[1]。

巨大的效益必然帶來巨大的風(fēng)險及挑戰(zhàn)，隨著光伏電站的大量接入，電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行收到了一定的影響。這是由于光伏電站受到周圍環(huán)境的影響較大，因此其發(fā)電具有一定的不確定性，當(dāng)其接入電網(wǎng)后，很可能會對電網(wǎng)電壓產(chǎn)生影響，因而干擾電網(wǎng)的穩(wěn)定運行[2]。因此，分布式光伏接入低壓配電網(wǎng)對電壓的影響進行分析具有重要意義。

綜上，本文針對分布式光伏電源對電網(wǎng)的影響，首先討論了分布式光伏電源的特點，然后分析了分布式光伏電源對配電網(wǎng)電壓的影響。

2 分布式光伏電源的特點

近年來，可再生能源的開發(fā)成為了全球能源發(fā)展的主流，并且取到了巨大的成就[3]。隨著可再生能源的飛速發(fā)展，光伏電站受到了電力行業(yè)的青睞，其廣泛應(yīng)用至電網(wǎng)運行中，圖1即為光伏電站實際圖。

光伏發(fā)電是將太陽能轉(zhuǎn)化為可供電網(wǎng)使用的電能的技術(shù)，具有取能方便、清潔衛(wèi)生的特點。光伏電站轉(zhuǎn)換出的電能強弱與太陽的輻射強度有關(guān)系，輻射強度越強，產(chǎn)生的太陽能越多，轉(zhuǎn)化出的電能也隨之增加，因此光伏電站一般建設(shè)于太陽光照較強的區(qū)域。同時，由于光伏發(fā)電與太陽光照息息相關(guān)，因此其發(fā)電受周圍環(huán)境影響較大，光伏出力具有一定的波動性，當(dāng)其接入電網(wǎng)后，很可能會對電網(wǎng)的供需平衡造成影響[4]。

分布式光伏電源并網(wǎng)主要有以下優(yōu)勢：

(1)分布式光伏發(fā)電可以使線路的損耗有所減少，在一定程度上可以提高輸電效率，對電網(wǎng)的安全性和可靠性均具有一定的益處。

(2)分布式光伏電源的建設(shè)費用較低，同時建設(shè)的周期較短，這有效地提高了電網(wǎng)運行的經(jīng)濟性。

(3)分布式光伏電源的發(fā)展有效地減少了化石能源的燃燒，降低了污染物的排放，對全球環(huán)境的改善均具有很大好處。

(4)目前我國電能還不能完全覆蓋偏遠山區(qū)，因此可以通過在偏遠山區(qū)建設(shè)分布式光伏電站進而改善該地區(qū)的供電情況。

3 光伏并網(wǎng)對配電網(wǎng)的影響

根據(jù)上述分布式光伏電源的特點，對分布式光伏電源對配電網(wǎng)的影響進行分析，可得以下影響[5]：

(1)供電可靠性

由于分布式光伏電源可以作為電網(wǎng)的備用電源，因此可以減少電網(wǎng)發(fā)生事故后的停電時間，在一定程度上提高了電網(wǎng)的供電可靠性。但當(dāng)分布式電源與電網(wǎng)一起工作時，由于分布式光伏電源具有較強的波動性，其出力較為不穩(wěn)定，因此可能會降低電網(wǎng)的供電可靠性。

(2)保護裝置

若分布式光伏電源位于保護裝置的后端，且故障出現(xiàn)在前段時，此時會對電網(wǎng)的繼電保護裝置造成影響。

(3)電壓波動

分布式光伏電源隨太陽光的輻射強度波動而變化，其發(fā)出的功率也會不斷變化，進而可能導(dǎo)致配電網(wǎng)電壓越限。因此在分布式光伏電源工作時應(yīng)裝設(shè)儲能裝置進而對光伏發(fā)電的波動進行抑制，達到維持電網(wǎng)電業(yè)的作用。

4 算例分析

為研究分布式光伏電源并網(wǎng)后對配電網(wǎng)的影響，本文借鑒文獻[6]所搭建的13節(jié)點的配電網(wǎng)模型，計算分布式光伏電源接入配電網(wǎng)后對電壓波動的影響規(guī)律。

(1)首先選取配電網(wǎng)模型中的第13節(jié)點，計算不同光伏出力對配電網(wǎng)電壓的影響，計算結(jié)果如圖2所示。

圖2 光伏出力不同時配電網(wǎng)電壓分布情況

(2)然后計算給各個節(jié)點注入不同出力時，配電網(wǎng)電壓的變化情況，計算結(jié)果如圖3所示。

圖3 所有節(jié)點接入光伏時配電網(wǎng)電壓分布情況

綜合對比圖2和圖3可得，當(dāng)接入光伏總出力一樣的情況下，僅在配電網(wǎng)第13節(jié)點，即配電網(wǎng)最末端接入光伏，比起在配電網(wǎng)各個節(jié)點中等量接入光伏，配電網(wǎng)電壓升高的幅度更大。

(3)接下來進行在配電網(wǎng)部分節(jié)點中接入光伏時配電網(wǎng)電壓的波動計算，計算結(jié)果如圖4、5所示。

圖4 部分節(jié)點接入光伏時配電網(wǎng)電壓分布情況

圖5 部分節(jié)點接入光伏時配電網(wǎng)電壓分布情況

結(jié)合上述計算結(jié)果可知，當(dāng)分布式光伏電源接入配電網(wǎng)時，不論是接入全部節(jié)點還是部分節(jié)點，均會使得配電網(wǎng)的電壓升高。同時，隨著分布式光伏發(fā)電功率的增大，配電網(wǎng)電壓增大也趨于明顯。

5 結(jié)論

隨著分布式光伏電源的迅猛發(fā)展，愈來愈多的光伏電源與電網(wǎng)并網(wǎng)，而分布式光伏電源的波動性和不確定性對電網(wǎng)的電壓穩(wěn)定造成了一定的影響。為解決這個問題，本文討論了分布式光伏電源的特點及其對配電網(wǎng)的影響，利用仿真計算得到了分布式光伏電源對配電網(wǎng)電壓的影響。