摘 要：分布式光伏的接入給電網(wǎng)的系統(tǒng)規(guī)劃、電能質量、繼電保護等方面帶來諸多問題。文章主要從電能質量的角度，分析了分布式光伏發(fā)電的用戶側并網(wǎng)產生的電能質量問題及目前常用的改善和管理方法。探討在智能電網(wǎng)構架下，分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)電能質量的研究方向。

關鍵詞：分布式；光伏；并網(wǎng)；電能質量

隨著社會的發(fā)展和科技的進步，人們對電力的需求也日益增大，而傳統(tǒng)能源短缺和對環(huán)境保護的迫切要求使電力系統(tǒng)在擴大完善原有的大電網(wǎng)集中供電的同時，更應該不斷開發(fā)利用新能源，加強可再生能源的利用，形成大電網(wǎng)與分布式電網(wǎng)相結合的新型供電模式。這種模式符合可持續(xù)發(fā)展道路。相對于傳統(tǒng)石化能源，新能源普遍具有污染少、儲量大的特點，對于解決當今世界嚴重的環(huán)境污染和資源枯竭難題具有重要意義。而對石油、煤礦等傳統(tǒng)能源將加速減少的趨勢，核能、風能、太陽能等新能源將成為重要能源。目前，就分布式光伏發(fā)電技術運用并成功并網(wǎng)運行的項目越來越多。然而，盡管分布式光伏發(fā)電技術有諸多優(yōu)點，但接入大電網(wǎng)運行后給電能質量和電能調度運行帶來了諸多影響。

1 分布式光伏電源對電網(wǎng)電能質量的影響

目前分布式光伏發(fā)電運行方式較多的是與公用電網(wǎng)并網(wǎng)運行，中小型光伏電站多數(shù)利用建筑屋頂來建設，就近接入安裝地原有配電網(wǎng)實現(xiàn)并網(wǎng)運行，這樣就相當于在原有配電網(wǎng)另一端接了一個小電源，形成市電與光伏電源并列為負荷供電的供電形式。分布式光伏系統(tǒng)并網(wǎng)所產生的電能質量問題主要包括諧波、電壓波動、閃變等，影響有功及無功潮流、頻率控制等特性。

由于光伏發(fā)電受天氣、環(huán)境溫度、安裝位置、傾角和朝向等因素影響，輸出功率會有所變化，變化率最大時甚至超過額定裝機的10%，因此產生了發(fā)電量的不穩(wěn)定問題，會影響對饋入電網(wǎng)的諧波。光伏并網(wǎng)的關鍵設備逆變器的質量與光伏發(fā)電饋入電網(wǎng)的電能質量也密切相關。目前，為最大利用逆變器容量和使其得到最大發(fā)電量，廠家會將并網(wǎng)逆變器的功率因數(shù)設定在一個較高的數(shù)值，如0.99。經驗表明，逆變器長時間高功率因數(shù)運行會對電網(wǎng)穩(wěn)定造成威脅；在當逆變器輸出輕載時，諧波會明顯變大，在10%額定輸出以下時，輸出電流的總諧波畸變率甚至會達到20%或更高。

分布式光伏系統(tǒng)并網(wǎng)對電壓波動的影響要看具體情況，當分布式光伏與負荷協(xié)調運行（負荷與光伏發(fā)電量保持同步變化）時分布式光伏將對電壓波動超抑制作用，當分布式光伏系統(tǒng)與負荷不協(xié)調運行時會使并網(wǎng)點系統(tǒng)的電壓波動更加嚴重。如果并網(wǎng)點位置、容量和控制不合理，則會使配電網(wǎng)電壓的調整難度增大并使其發(fā)生波動?，F(xiàn)實運行項目中，負荷用電與光伏發(fā)電同步變化的情況較少，反之不協(xié)調運行情況較為多。

電壓閃變和電壓波動是同時存在的。閃變是指由于電網(wǎng)電壓的波動，所引起的燈光閃爍對人眼視覺產生刺激的響應。它是電壓波動引起的人眼的主觀反應，是有害的。因分布式光伏系統(tǒng)的不穩(wěn)定性，接入電網(wǎng)后會對電網(wǎng)產生電壓閃變。

雖然分布式光伏并網(wǎng)的引入給電力系統(tǒng)帶來諸多不確定性，使電能質量的一些方面進一步惡化，但是分布式光伏系統(tǒng)也有著改善電能質量的潛力。首先，分布式光伏并網(wǎng)系統(tǒng)能夠及時快速地提供電能從而提高接入點電網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。其次，用戶內部配網(wǎng)系統(tǒng)減少電壓暫降持續(xù)時間能力明顯不如逆變器形式分布式光伏電源系統(tǒng)，而逆變器形式公布式光伏電源系統(tǒng)的不同控制策略對電壓暫降抵制效果影響較大。

2 分布式光伏用戶側并網(wǎng)處電能質量管理

為適應大規(guī)模、高容量光伏發(fā)電系統(tǒng)接入電網(wǎng)運行，同時保證電網(wǎng)的安全穩(wěn)定，有必要研究光伏并網(wǎng)發(fā)電的新技術，包括儲能技術、諧波抑制、新型并網(wǎng)逆變器等。就目前并網(wǎng)方式較多的用戶側內部配電網(wǎng)接入的分布式光伏電站而言，因其電量為就近生產就地消納，靠近負荷側，這樣并網(wǎng)電能質量直接影響著用電負荷，所以對用戶側內部配電網(wǎng)接入的分布式光伏電源的并網(wǎng)電能質量管理是非常有必要的。針對上述關于分布式光伏電源用戶側并網(wǎng)對電能質量影響的問題，可以有以下幾種解決之道。

通過對逆變器的調整能達到諧波抑制的目的，主要方案包括將多臺逆變器并聯(lián)運行的“群控技術”和在逆變器中使用交流濾波器的“綜合補償控制”。由于群控時對各逆變器的直流側進行并聯(lián)，提高了直流側的容量，通過協(xié)調控制可以使只有有限臺逆變器工作，可使最小數(shù)量逆變器工作在較高效率區(qū)，從而提高逆變器發(fā)電功率、降低諧波含量。而綜合補償控制是在實現(xiàn)有功/無功功率控制的同時，抵消產生的諧波分量。

實現(xiàn)分布式光伏并網(wǎng)電能質量治理的另一條路徑是直接改變逆變器本身，采用先進的設計技術，最大限度抑制輸出電流諧波，可采用選擇先進的拓撲結構（如L-C或L-C-L）、電感和電容參數(shù)的優(yōu)化設計、控制算法和PWM驅動方式的改進、提高內部采樣精度、精準化設備運算精度等技術手段。所以，在設計過程中，設備選型時應該考慮技術過硬的產品廠商。

對于配電網(wǎng)的電壓調整，最重要是合理設置光伏并網(wǎng)的運行方式。在陽光充足時，光伏電源出力比較大，若線路輕載，光伏電源將明顯抬高并網(wǎng)點的系統(tǒng)電壓。如果并網(wǎng)點設置在饋電線路的末端，則末端電壓會越過上限，此時必須合理設置運行方式，如規(guī)定光伏系統(tǒng)必須參與調壓，吸收多余的無功。在夜間重負荷時，光伏通常無有功出力，但仍可提供無功出力，改善線路的電能質量。

3 智能電網(wǎng)為分布式光伏并網(wǎng)提供保障

智能電網(wǎng)是電網(wǎng)技術發(fā)展的必然趨勢，是社會經濟發(fā)展的必然選擇。智能電網(wǎng)的發(fā)展重點任務之一，就是提高用電側的智能化，通過為各種分布式電源提供靈活接入的動態(tài)平臺，為能效和用戶需求側管理提供智能化管理控制平臺等方法，解決分布式電源供電安全和可持續(xù)發(fā)展問題。我國的智能電網(wǎng)，可以及時便捷地采集與響應電源側和用戶側的多元化需求，促進分布式電源的良好發(fā)展。我國智能電網(wǎng)具備自愈技術，可快速定位故障并采取相應保護措施，快速恢復停電區(qū)域的供電，能夠滿足分布式發(fā)電接入對故障定位、隔離和恢復供電提出的挑戰(zhàn)。在分布式光伏電源的接入上，智能電網(wǎng)發(fā)揮著重要的作用，它能夠更加靈活地調配新能源入網(wǎng)，在保證電網(wǎng)安全的前提下，最大規(guī)模地利用新能源。

4 結束語

對于分布式光伏并網(wǎng)的電能質量，電網(wǎng)企業(yè)應進一步加強并網(wǎng)前的電能質量評估和并網(wǎng)調試的檢測及驗收，加快并網(wǎng)技術研究，制定更完善的標準及規(guī)范。對于并網(wǎng)引起電能質量污染的項目，提出配套建設相應治理裝置，并在并網(wǎng)后開展電能質量實時監(jiān)測，加強并網(wǎng)處電能質量管理。

分布式光伏發(fā)電作為新型環(huán)保能源，在其蓬勃發(fā)展的情況下，越來越多的光伏接入電網(wǎng)運行，也會對電網(wǎng)的動態(tài)電能質量問題產生影響，需要得到廣泛關注和重視。另外，研究分布式光伏接入電網(wǎng)的運行特性、電能質量影響及有效的改善措施，是促進并網(wǎng)光伏電站進一步發(fā)展和推廣，發(fā)揮并網(wǎng)光伏電站功能和優(yōu)勢的前提與基礎。

參考文獻

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作者簡介：鄧金勇（1986-），男，浙江杭州人，學歷：本科，研究方向：光伏發(fā)電。