分布式光伏并網(wǎng)點(diǎn)電壓控制調(diào)整方法研究

徐瓊

摘要：從分布式光伏并網(wǎng)現(xiàn)狀和存在的主要問題出發(fā)，結(jié)合電網(wǎng)的負(fù)荷特性和運(yùn)行特點(diǎn)，對(duì)由于并網(wǎng)電壓過高造成的分布式光伏停機(jī)問題進(jìn)行了分析，研究了低壓配電網(wǎng)分布式光伏電壓調(diào)整問題，提出了促進(jìn)分布式光伏發(fā)電健康發(fā)展，提高資源利用率的幾點(diǎn)建議，以控制手段和管理提升。

關(guān)鍵詞：分布式光伏;配電網(wǎng)絡(luò);并網(wǎng);電壓控制

伴隨著能源體制改革的不斷深化，電力產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)持續(xù)優(yōu)化，新能源裝機(jī)規(guī)模經(jīng)歷了突發(fā)性發(fā)展，風(fēng)力發(fā)電裝機(jī)量平均年增長(zhǎng)率為17%，光伏發(fā)電年增長(zhǎng)率為76%，成為總裝機(jī)容量第二、三大類型，新增能源裝機(jī)3282.7萬kW，所占比重由“十二五”末的10.97%增至31.6%。在未來一段時(shí)間內(nèi)，充分發(fā)揮能源革命的標(biāo)桿示范引領(lǐng)作用，新能源技術(shù)將邁入發(fā)展高峰期，2025年，裝機(jī)所占的市場(chǎng)份額將高于40%，開發(fā)設(shè)計(jì)綠色、低碳環(huán)?？稍偕Y源是完成“碳達(dá)峰”、“碳排放交易”目標(biāo)的必然趨勢(shì)，構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)，采取相應(yīng)對(duì)策，提升新能源技術(shù)的集中處理能力，確保分布式光伏系統(tǒng)優(yōu)化平穩(wěn)并網(wǎng)，是完成“十四五”電力能源發(fā)展規(guī)劃的前提和保證。

1分布式光伏技術(shù)的發(fā)展

按公式ΔU=（PsR+QsX）/U計(jì)算分布式光伏接入后的電壓偏差，PsR+QsX）/U的光伏并點(diǎn)電壓U=Us+（PsR+QsX）/U，在光伏發(fā)電并網(wǎng)前或低負(fù)載時(shí)，電力網(wǎng)側(cè)流，Us≥U;當(dāng)PL+jQ超過并網(wǎng)時(shí)，開關(guān)電源側(cè)面電力網(wǎng)側(cè)流動(dòng)性，Us≤U，在電力網(wǎng)側(cè)到開關(guān)電源側(cè)的電壓慢慢升高，太陽(yáng)能發(fā)電輸出功率和路線特性阻抗共同影響著電壓偏位的力度。

1.1光伏系統(tǒng)接入的現(xiàn)狀

分布PV的運(yùn)營(yíng)模式主要有統(tǒng)購(gòu)統(tǒng)銷和自用余量上網(wǎng)兩種模式，根據(jù)發(fā)電容量單點(diǎn)380V/220V～35kV電壓等級(jí)，或按母線、開關(guān)站、線路、高低壓配電室、箱變低壓母線等搭配方法。因?yàn)榉植际焦夥l(fā)電量用戶量的持續(xù)提升，對(duì)電力網(wǎng)運(yùn)作的影響呈現(xiàn)“部分向全局性，配網(wǎng)向主網(wǎng)拓寬”的發(fā)展趨勢(shì)。因?yàn)楸椴?、高滲性等特性，配網(wǎng)由傳統(tǒng)式的“微波感應(yīng)器網(wǎng)”慢慢發(fā)展壯大變成“有源網(wǎng)絡(luò)”，供電系統(tǒng)從單一的單邊趨勢(shì)變化為雙重趨勢(shì)，供能側(cè)和負(fù)載側(cè)起伏疊加，使電力網(wǎng)運(yùn)作管理，電力工程均衡，供電系統(tǒng)無功功率調(diào)整控制等新挑戰(zhàn)。

1.2分布式光伏連接對(duì)電力網(wǎng)負(fù)載特征的影響

在“十三五”期內(nèi)，我國(guó)再次推進(jìn)“三農(nóng)”政策，光伏扶貧、小城鎮(zhèn)建設(shè)更新改造、電代煤、水井插電，大力實(shí)行村通照明電等環(huán)境保護(hù)扶貧項(xiàng)目，部分地區(qū)負(fù)載展現(xiàn)出周期性、及時(shí)性強(qiáng)的特性，受時(shí)節(jié)影響，外界氣候，環(huán)境危害比較大，有較大的可變性，特別是在春耕生產(chǎn)和夏天，在冬天的某一時(shí)段，負(fù)載會(huì)忽然增加或是忽然降低。在太陽(yáng)能發(fā)電出力時(shí)段性的影響下，因?yàn)榉植际焦夥B接的未知和不確定性，電力網(wǎng)負(fù)載水準(zhǔn)日益提升。

1.3配電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)對(duì)分布式光伏系統(tǒng)的適應(yīng)性分析

就能源供應(yīng)地區(qū)來講，在城市及經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速發(fā)展的具體產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)痉秷@，選用“網(wǎng)格化管理”配電方法，電力網(wǎng)調(diào)整靈活，配電系統(tǒng)可靠性高，用電量數(shù)量大，分布式光伏連接后對(duì)電力網(wǎng)時(shí)尚潮流遍布和電壓影響相對(duì)性較小，選用“網(wǎng)格化管理”配電方法。一些縣市級(jí)配電地域受地區(qū)構(gòu)造、地域發(fā)展趨勢(shì)不平衡的限定，負(fù)載相對(duì)密度低、鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架欠缺、配電間距長(zhǎng)，在其中10kV單射式配電占90%以上，供電的半徑超過15km的路線占近30%，而分布式光伏發(fā)電量不斷迅速發(fā)展間的分歧日益凸顯。

1.4分布式光伏連接對(duì)配網(wǎng)電壓的影響研究

1.4.1分布式光伏連接后的電壓誤差

伴隨著光伏發(fā)電站與電力網(wǎng)間電氣設(shè)備間距的減少，發(fā)電量輸出功率的變化幅度減少，光伏發(fā)電并網(wǎng)電壓起伏減少。當(dāng)電力網(wǎng)特性阻抗、耗電量一定時(shí)，太陽(yáng)能發(fā)電輸出功率的變動(dòng)是系統(tǒng)電壓起伏的具體要素。當(dāng)今，我國(guó)中配電房網(wǎng)用戶側(cè)電壓偏位數(shù)值0～10%，10kV和220V為+5%～-10%，在安全事故情況下正偏位最高值為0～10%，安全事故情況下的電壓偏位數(shù)值0～10%。

1.4.2配電設(shè)備互聯(lián)網(wǎng)無功功率補(bǔ)償方法

配電網(wǎng)無功功率補(bǔ)償方法關(guān)鍵選用配網(wǎng)低電壓側(cè)補(bǔ)償方法，配網(wǎng)中低壓無功補(bǔ)償?shù)呐潆娮儔浩魉急燃s56.35%，賠償率16.16%，配備無功功率補(bǔ)償?shù)木€路占比僅為4.36%，總體補(bǔ)償溫度稍低。常規(guī)配電設(shè)備網(wǎng)上的無功功率補(bǔ)償主要是根據(jù)兼容補(bǔ)償來調(diào)整功率因素，處理客戶側(cè)電壓低的問題，及其在分布式光伏很多連接后因?yàn)榘l(fā)電量輸出功率起伏而發(fā)生的電壓?jiǎn)栴}。

2分布式光伏連接配網(wǎng)的電流控制調(diào)整方式

2.1連接形式的提升

屋頂光伏發(fā)電系統(tǒng)連接低壓電力網(wǎng)，連接總?cè)莘e要與配電變壓器容量相符合。對(duì)存有高電壓?jiǎn)栴}的臺(tái)區(qū)開展分析，太陽(yáng)能發(fā)電網(wǎng)上容積不適合超出配電變壓器容積的50%。對(duì)已連接的部分光資源集中化地區(qū)，太陽(yáng)能發(fā)電電腦裝機(jī)點(diǎn)和連接位置無法更改，可考慮到提升配電變壓器總數(shù)/容積，減少臺(tái)區(qū)配電的半徑，以減少路線特性阻抗，改進(jìn)電壓過高問題。

2.2提升變壓方法

在電力網(wǎng)終端設(shè)備，中配電房網(wǎng)的系統(tǒng)電壓調(diào)整方式關(guān)鍵有：調(diào)整電源額定功率、調(diào)整無功功率補(bǔ)償機(jī)器設(shè)備的投加量、調(diào)整變比等。并網(wǎng)并網(wǎng)發(fā)電裝進(jìn)35kV電力網(wǎng)，無功功率動(dòng)態(tài)補(bǔ)償設(shè)備安裝在并網(wǎng)后，對(duì)配電網(wǎng)運(yùn)作電壓特性危害并不大，電壓達(dá)到運(yùn)作規(guī)定。針對(duì)經(jīng)10kV線應(yīng)T連接配電系統(tǒng)的光伏發(fā)電站，可考慮到提升線路交流穩(wěn)壓器，依據(jù)發(fā)電能力的轉(zhuǎn)變?nèi)詣?dòng)調(diào)節(jié)電壓，確保電壓達(dá)到正常的運(yùn)作規(guī)定。

2.3電壓控制方法的提升

對(duì)主變、箱變分頭部位開展調(diào)節(jié)，以處理太陽(yáng)能發(fā)電大時(shí)間段電壓過高狀況，制定更有效的電壓操縱上界和融洽主變或新能源技術(shù)網(wǎng)站間無功功率工作電壓的配對(duì)等對(duì)策;促使動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償設(shè)備的無功負(fù)荷導(dǎo)出更有效，無功功率貯備更充足，電壓運(yùn)作更穩(wěn)定。經(jīng)10kV路線或T連接配電系統(tǒng)運(yùn)作的光伏發(fā)電站，列入地調(diào)全自動(dòng)電壓操縱AVC，保證電壓達(dá)到正常的運(yùn)作規(guī)定。

結(jié)語(yǔ)

本文根據(jù)理論測(cè)算和實(shí)例分析，明確提出了如下結(jié)果和提議，以融入規(guī)模性可持續(xù)太陽(yáng)能發(fā)電光伏資源的規(guī)模性可持續(xù)性連接，提升太陽(yáng)能光伏資源的使用率，提升發(fā)電量效率，降低對(duì)客戶配電質(zhì)量的影響。

參考文獻(xiàn)

[1]方響，馬笛，侯偉宏，等.分布式新能源接入下的區(qū)塊鏈共識(shí)機(jī)制研[J].浙江電力，2019，38（7）：1-6.