陳 豐

（國(guó)網(wǎng)黑龍江省電力有限公司綏化供電公司，黑龍江 綏化 152000）

配電網(wǎng)電壓受分布式光伏并網(wǎng)影響分析

陳 豐

（國(guó)網(wǎng)黑龍江省電力有限公司綏化供電公司，黑龍江 綏化 152000）

技術(shù)正在快速進(jìn)步，面對(duì)新的形勢(shì)，分布式發(fā)電逐漸受到了更多的重視。相比于傳統(tǒng)模式，分布式光伏發(fā)電具備了顯著的優(yōu)勢(shì)。然而，分布式光伏在并網(wǎng)過程中，通常容易受到并網(wǎng)產(chǎn)生的影響，這種接入方式也表現(xiàn)出較強(qiáng)的隨機(jī)性特征[1]。對(duì)于配網(wǎng)系統(tǒng)而言，配電網(wǎng)自身的電壓也會(huì)受到并網(wǎng)帶來的影響。針對(duì)分布式光伏并網(wǎng)產(chǎn)生的配電網(wǎng)影響，有必要重點(diǎn)探析配電網(wǎng)電壓的具體影響程度。結(jié)合分布式發(fā)電的真實(shí)狀況，探求可行的解決措施。

配電網(wǎng)；電壓；分布式光伏；并網(wǎng)；影響

近些年來，各行業(yè)都逐步引入了新型的可再生能源，分布式發(fā)電也得到了普遍的采用。通常情況下，低壓配電系統(tǒng)可以接入分布式電源，通過這種方式彌補(bǔ)了輸電和發(fā)電過程中的缺陷。分布式光伏發(fā)電可以在根本上改善供電，同時(shí)具備了環(huán)保和節(jié)能的優(yōu)勢(shì)。在很短時(shí)間內(nèi)，就可以彌補(bǔ)短缺的電能。然而在接入電網(wǎng)時(shí)，分布式光伏可能會(huì)改變整個(gè)的潮流方向，在此基礎(chǔ)上配網(wǎng)的穩(wěn)態(tài)電壓也會(huì)遭受較大的影響[2]。對(duì)于配電網(wǎng)電壓而言，如果沒有加以適當(dāng)?shù)丶s束，那么配電網(wǎng)內(nèi)部的電壓就容易受到劇烈的干擾。由此可見，分布式光伏并網(wǎng)的過程中應(yīng)當(dāng)重點(diǎn)考慮配電網(wǎng)電壓的沖擊和影響，通過綜合控制的方式來平衡配電網(wǎng)內(nèi)部的電壓。

1 分布式的光伏并網(wǎng)

1.1 并網(wǎng)形式

從光伏發(fā)電的角度來看，并網(wǎng)形式具體包括兩類：①輸電網(wǎng)接入高壓線路；②配電網(wǎng)接入低壓線路。實(shí)質(zhì)上，這兩類方式都符合光伏發(fā)電的基本需求。在這其中，光伏電源通常具有較小的規(guī)模，可以構(gòu)建于城市建筑上方或者農(nóng)村的屋頂。具體而言，并網(wǎng)系統(tǒng)包含了逆變器、光伏陣列、控制系統(tǒng)和變壓器的構(gòu)件。各種類型的光伏電源都具備了不同性能，與之相應(yīng)的能量變換以及能量傳輸也設(shè)置了多種的控制方式[3]。

1.2 輸入方式

對(duì)于輸入方式而言，光伏逆變具體包含了電壓源以及電流源這兩種類型。在兩類電源中，電流源可以用來存儲(chǔ)直流側(cè)的無功功率，這種方式下的直流輸入十分穩(wěn)定，但是系統(tǒng)在接入較大電感之后將會(huì)減緩原有的響應(yīng)速度；與之相比，電壓源主要用來緩沖功率，因此可以被視作一種特殊的儲(chǔ)能元件。從現(xiàn)狀來看，電壓源的光伏逆變系統(tǒng)已經(jīng)受到很廣的應(yīng)用。

1.3 輸出方式

電流型和電壓型都屬于輸出控制的具體方式。針對(duì)電壓型模式，逆變器具備了較低的阻抗，經(jīng)過調(diào)制后的標(biāo)準(zhǔn)脈沖信號(hào)可以順利輸出。在這種方式中，電網(wǎng)電壓直接決定著輸出電源以及并網(wǎng)電流的整體質(zhì)量。然而對(duì)于電流型模式，逆變器具備很高的阻抗，電網(wǎng)電壓因此就會(huì)受到較小的輸出影響。在電流型模式下，輸出電流不會(huì)受到很大的電壓擾動(dòng)影響，因而也提高了電流質(zhì)量。在仿真建模過程中，光伏并網(wǎng)的控制方式選擇了電流源輸出、電壓源輸入的方式（見圖1）。

2 電壓受到的具體影響

為了探求光伏并網(wǎng)針對(duì)配網(wǎng)電壓帶來的具體影響，在試驗(yàn)時(shí)選擇了10MW的北方某地發(fā)電系統(tǒng)。在光伏發(fā)電中，配電網(wǎng)的接入方式為微網(wǎng)接入，在此基礎(chǔ)上就能夠判定配電網(wǎng)受到的多方面影響。在各個(gè)時(shí)間段，操作人員都需要記下電能質(zhì)量、電網(wǎng)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性、系統(tǒng)穩(wěn)定性遭受的影響[4]。經(jīng)過比較可知，在光照影響下的配電網(wǎng)每天早上都會(huì)表現(xiàn)出顯著上升的功率，到了中午達(dá)到最高；在下午的期間，有功功率開始逐漸變小，到了日落時(shí)間就會(huì)降低至零。具體而言，并網(wǎng)通?？梢援a(chǎn)生如下的配電網(wǎng)影響：

圖1 分布式網(wǎng)絡(luò)的整體結(jié)構(gòu)

2.1 節(jié)點(diǎn)的過電壓

分布式光伏在具體接入的過程中，通常會(huì)影響原有的節(jié)點(diǎn)電壓，進(jìn)而造成過電壓的發(fā)生。在接入電網(wǎng)時(shí)，有功功率可以注入電網(wǎng)，節(jié)點(diǎn)電壓因此也會(huì)受到較強(qiáng)的影響。這種狀態(tài)下，節(jié)點(diǎn)電壓將會(huì)快速升高，直到超越了電壓的極限。例如：針對(duì)輻射式接線而言，配電網(wǎng)設(shè)置了多個(gè)節(jié)點(diǎn)；在各個(gè)節(jié)點(diǎn)的位置上，光伏電源都能夠連接節(jié)點(diǎn)。經(jīng)過試驗(yàn)可以得知：光伏電源只要接入了任何一個(gè)現(xiàn)有的節(jié)點(diǎn)，那么饋線電壓都可以受到支撐。這樣做，有助于減少整體的電壓損耗。在接近末端的位置上，光伏電源會(huì)表現(xiàn)出更強(qiáng)的支撐作用。

2.2 電壓頻繁的波動(dòng)

接入的操作會(huì)造成網(wǎng)內(nèi)的電壓波動(dòng)，這種波動(dòng)通常呈現(xiàn)頻繁的趨勢(shì)。一般情況下，分布式光伏直接關(guān)系到配網(wǎng)內(nèi)部的輸出功率。與此同時(shí)，輸出功率很容易受到外在環(huán)境帶來的具體影響，例如光照周期、陰影效應(yīng)以及云層的變化都會(huì)帶來電壓波動(dòng)[5]。在光伏電站的測(cè)試過程中，相關(guān)人員繪制了功率變化的隨機(jī)曲線。經(jīng)過觀察可知，配電網(wǎng)如果設(shè)置了輻射式的單電源接線，那么末端饋線就會(huì)顯示最大的波動(dòng)電壓。因此也可以歸納得出結(jié)論：光伏容量、饋線的總長(zhǎng)度與電壓波動(dòng)三者具有正比的關(guān)系。

2.3 母線電壓受到的影響

在接入母線的過程中，母線電壓也會(huì)受到光伏接入帶來的影響。配電網(wǎng)如果接入了較大的光伏容量，母線也會(huì)相應(yīng)顯示較高的電壓，二者呈現(xiàn)正比的波動(dòng)趨勢(shì)。在試驗(yàn)中，光伏短路容量等于1.5倍的額定容量。這種狀態(tài)下，不斷抬升的電壓直接關(guān)系到光伏容量的大小。如果接入了很大的光伏容量，母線也會(huì)表現(xiàn)出快速抬升的電壓總量。由此可見，光伏功率與電壓抬升的總量具有正比的聯(lián)系，二者的波動(dòng)幅度也具有一致性。

3 探求解決對(duì)策

解決電壓波動(dòng)的基本思路為：在并網(wǎng)接入時(shí)，切實(shí)防控電壓越限或者電壓波動(dòng)的發(fā)生。通過無功調(diào)節(jié)的形式，可以從根源上改善供電質(zhì)量并且確保電壓的穩(wěn)定。在某種情況下饋線需要接入容量較大的光伏系統(tǒng)，相關(guān)人員先要通過監(jiān)測(cè)才能明確并網(wǎng)的點(diǎn)電壓。如果條件允許，則要干預(yù)逆變器原有的運(yùn)行方式。針對(duì)母線電壓，可以設(shè)置必要的調(diào)壓設(shè)備，同時(shí)允許保留適當(dāng)?shù)碾妷浩?。通過預(yù)留余量的方式，光伏接入造成的升壓難題就可以得到妥善的解決[6]。

分布式發(fā)電過程中的并網(wǎng)通常會(huì)干擾到系統(tǒng)電壓，進(jìn)而帶來較強(qiáng)的電壓波動(dòng)。對(duì)于此，相關(guān)人員需要密切監(jiān)視各階段的電壓波動(dòng)狀態(tài)，通過實(shí)時(shí)性的監(jiān)測(cè)來防控電壓超標(biāo)的發(fā)生。如果光伏容量較大，同時(shí)設(shè)置了較遠(yuǎn)的并網(wǎng)點(diǎn)，則電壓就會(huì)遭受較強(qiáng)的干擾。基于這個(gè)結(jié)論，相關(guān)人員可以相應(yīng)調(diào)整并網(wǎng)的方式。經(jīng)過適當(dāng)?shù)恼{(diào)整之后，即便接入較大容量的光伏電源，配電網(wǎng)也可以保持穩(wěn)定運(yùn)行。

4 結(jié)束語

分布式的光伏并網(wǎng)針對(duì)配電網(wǎng)電壓會(huì)帶來較強(qiáng)的干擾和影響。這是由于在外界光照變化時(shí)，光伏功率的特征也會(huì)相應(yīng)改變。針對(duì)并網(wǎng)帶來的影響，有必要探求電壓受到影響的根本原因；在此基礎(chǔ)上，通過仿真驗(yàn)證就可以得到配網(wǎng)電壓波動(dòng)的規(guī)律性進(jìn)而尋求解決。針對(duì)并網(wǎng)結(jié)構(gòu)加以具體的改進(jìn)，能夠確保配電網(wǎng)在接入后的穩(wěn)定和安全運(yùn)行。然而截至目前，消除并網(wǎng)影響的相關(guān)實(shí)踐還沒能達(dá)到完善，有待長(zhǎng)期的提高。未來的實(shí)踐中，相關(guān)人員還需要不斷歸納經(jīng)驗(yàn)，從而服務(wù)于配電網(wǎng)供電的整體質(zhì)量提高。

[1]陳權(quán),李令冬,王群京,等.光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)的仿真建模及對(duì)配電網(wǎng)電壓穩(wěn)定性影響[J].電工技術(shù)學(xué)報(bào),2013,(3):241-247.

[2]張忠林,羅衛(wèi)華,高凱,等.分布式光伏并網(wǎng)對(duì)配電網(wǎng)的影響及解決措施[J].供用電,2013,(4):20-24.

[3]許正梅,梁志瑞,蘇海峰,等.分布式光伏電源對(duì)配電網(wǎng)電壓的影響與改善[J].電力科學(xué)與工程,2014,(10):1-5.

[4]韓富佳,王淳.基于Matlab的分布式光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)對(duì)配電網(wǎng)電能質(zhì)量的影響[J].電測(cè)與儀表,2015,(14):16-21.

[5]毛彥力,樸在林,胡博,等.分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)對(duì)配電網(wǎng)電壓分布影響的研究[J].中國(guó)農(nóng)機(jī)化學(xué)報(bào),2015,(6):244-247+252.

[6]李亞玲,韋磊,趙景濤,等.分布式光伏并網(wǎng)對(duì)配電網(wǎng)電壓的影響[J].電源技術(shù),2016,(6):1257-1259+1306.

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2096-2789（2016）12-0195-02