分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)對配電網(wǎng)的影響

丁文博

摘 要：近些年來，隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，前期以犧牲環(huán)境而發(fā)展經(jīng)濟所引發(fā)的環(huán)保問題逐漸顯現(xiàn)，其中籠罩大半中國的霧霾問題是由于冬季采暖和發(fā)電廠發(fā)電燃煤不完全所引發(fā)的，人們迫切需要新的清潔能源，以光伏發(fā)電為代表的可再生能源走入了人們的視線，太陽能作為一種分布范圍廣、安全無污染的能源具有非常大的開發(fā)潛力，并且隨著科技的發(fā)展，前期光伏發(fā)電并網(wǎng)的一系列難題逐漸得以解決，使大范圍采用光伏發(fā)電成為可能，我國出臺了一系列的政策鼓勵分布式光伏發(fā)電的建設。文章將就分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)對于電能質(zhì)量的影響進行介紹并提出了應對措施。

關鍵詞：分布式光伏發(fā)電；電能質(zhì)量；并網(wǎng)

前言

太陽能是一種分布非常廣泛的能源，發(fā)展分布式光伏發(fā)電，不但能夠滿足用戶家里的電力需要更可以將多余的電力并網(wǎng)賣給國家電網(wǎng)，產(chǎn)生相應的經(jīng)濟效益，但是由于分布式光伏發(fā)電項目小，單一發(fā)電項目電壓低，如果電力并網(wǎng)會對電網(wǎng)電能質(zhì)量造成一定的影響。

1 分布式光伏發(fā)電簡介

1.1 光伏發(fā)電和分布式光伏發(fā)電

光伏發(fā)電是指利用太陽能光伏電池把太陽輻射能直接轉(zhuǎn)變成電能的發(fā)電方式。光伏發(fā)電是當今太陽能發(fā)電的主流，所以，現(xiàn)在人們通常說的太陽能發(fā)電主要是指光伏發(fā)電。分布式光伏發(fā)電，是指在用戶所在場地附近建設，運行方式以用戶側(cè)自發(fā)自用為主、多余電量上網(wǎng)、且在配電系統(tǒng)平衡調(diào)節(jié)為特征的光伏發(fā)電設施。分布式光伏發(fā)電遵循因地制宜、清潔高效、就進利用的原則，充分利用當?shù)靥柲苜Y源，替換和減少化石能源消費。

1.2 光伏發(fā)電系統(tǒng)組成

光伏發(fā)電系統(tǒng)由光伏方陣（光伏方陣由光伏組件串并聯(lián)而成）、控制器、蓄電池組、逆變器等部分組成。光伏發(fā)電系統(tǒng)的核心部件是光伏組件，而光伏組件又是由光伏電池串并聯(lián)并封裝而成，它將太陽的光能直接轉(zhuǎn)換為電能。光伏組件產(chǎn)生的電為直流電，我們可以利用，也可以用逆變器將其轉(zhuǎn)換成為交流電，加以利用。從另一個角度來看，對于光伏系統(tǒng)產(chǎn)生的電能可以即發(fā)即用，也可以用蓄電池等儲能裝置將電能存放起來，根據(jù)需要隨時釋放出來使用。

1.3 分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)

配電網(wǎng)是從輸電網(wǎng)或地區(qū)發(fā)電廠接受電能，通過配電設施就地分配或按電壓逐級分配給各類用戶的電力網(wǎng)，是由架空線路、電纜、桿塔、配電變壓器、隔離開關、無功補償電容、計量裝置以及一些附屬設施等組成的，一般采用閉環(huán)設計、開環(huán)運行，其結構呈輻射狀。

分布式光伏發(fā)電接入配電網(wǎng)，使配電系統(tǒng)中發(fā)電與用電并存，配電網(wǎng)結構從放射狀結構變?yōu)槎嚯娫唇Y構，短路電流大小、流向以及分布特性均發(fā)生改變。

2 分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)對電網(wǎng)造成的影響

2.1 并網(wǎng)對于對電網(wǎng)規(guī)劃會造成一定的影響

由于分布式光伏電源多采用的是以家庭為單位的電源結構，其裝機容量的不確定性增加了電力公司對于電網(wǎng)規(guī)劃預測的難度，將原先先規(guī)劃后建設的方式打破。使現(xiàn)在的負荷增長模式產(chǎn)生了較大的改變，使現(xiàn)今配電網(wǎng)的改造和管理的難度系數(shù)大大增加。

2.2 不同的并網(wǎng)方式造成的影響

分布式光伏采用不同的并網(wǎng)方式會對配電網(wǎng)造成不同的影響，例如，如果采用離網(wǎng)運行的方式則不會對電網(wǎng)造成影響，如果并網(wǎng)但是并未輸送功率會引起電壓的波動，而如果采用并網(wǎng)且輸送功率的方式則會產(chǎn)生多方面的影響。

2.3 對電能質(zhì)量產(chǎn)生影響

光伏發(fā)電由于現(xiàn)今處于起步階段，規(guī)模較小，同時我國在光伏發(fā)電逆變技術上相較國外還有一定的差距，例如在并網(wǎng)逆變系統(tǒng)的電磁噪聲和電磁兼容性問題上以及并網(wǎng)逆變發(fā)電系統(tǒng)的最大功率跟蹤方面都有著不小的差距，這些都造成光伏發(fā)電并網(wǎng)影響電能質(zhì)量，其影響主要體現(xiàn)在電壓波動和諧動兩個方面，光伏發(fā)電主要是通過太陽光照進而產(chǎn)生電能的，太陽照射的強度以及照射的時間的等都會對產(chǎn)生的電能造成一定的影響，使電能產(chǎn)生一定的時間、間歇等特點，這些都會對電網(wǎng)的電壓穩(wěn)定造成影響，容易造成波動閃變，而隨著國家加快推進分布式光伏的裝機容量，并網(wǎng)的光伏發(fā)電會越來越多，從而使這種影響越來越明顯，此外，分布式光伏接入的重要影響是造成饋線上的電壓分布改變，其影響的大小與接入容量、接入位置密切相關。光伏發(fā)電產(chǎn)生的直流電需要通過逆變器變?yōu)榻涣麟姴拍懿⒕W(wǎng)，在逆變時逆變器內(nèi)的電子器件會產(chǎn)生一定的諧波污染，除了諧波污染之外還會產(chǎn)生項間電壓不平衡等問題，在這之中諧波產(chǎn)生的危害更為嚴重，會引起多方面的問題。

2.4 對繼電保護的影響

中國的配電網(wǎng)大多為單電源放射狀結構，使用較多的是速斷、限時速斷的方式進行保護，這種保護是不具備方向性的。而當光伏發(fā)電并網(wǎng)后，并網(wǎng)后的功率會使繼電保護范圍縮小，會造成對電網(wǎng)的保護能力的減弱，更有可能是其他的部分產(chǎn)生問題時會波及分布式光伏的繼電保護產(chǎn)生誤動作，這些都會對電網(wǎng)的正常及安全運行造成極大的影響，會對配電網(wǎng)絡的電能質(zhì)量造成極大的影響。

3 分布式光伏并網(wǎng)電能質(zhì)量評估

我國光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展相較于其他國家發(fā)展較晚，現(xiàn)今使用的光伏并網(wǎng)標準是國家電網(wǎng)制定的企業(yè)標準和國家的的相關標準，此標準對光伏并網(wǎng)標準進行了詳細的說明。并網(wǎng)的交流電需要符合國家的相關管理規(guī)定，并應對并網(wǎng)的電能質(zhì)量進行監(jiān)控，并應在諧波、電壓不平衡度、直流分量、電壓波動和閃變以及功率因數(shù)等電能質(zhì)量方面進行監(jiān)控，上述電能參數(shù)需啊喲符合國家的并網(wǎng)電能的質(zhì)量規(guī)定。

4 光伏電站的功率控制和電壓調(diào)節(jié)

4.1 有功功率控制

通過10kV（6kV）～35kV電壓等級并網(wǎng)的分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)自身需要有一定的有功功率調(diào)節(jié)能力，需要能夠根據(jù)需要調(diào)節(jié)電源的有功功率輸出，使用分布式光伏發(fā)電最大輸出功率及功率變化率符合國家的相關規(guī)定，保障電網(wǎng)的順利運行。

4.2 電壓/無功調(diào)節(jié)

分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)電網(wǎng)電壓調(diào)節(jié)的方式包括調(diào)節(jié)電源的無功功率、調(diào)節(jié)無功補償設備投入量以及調(diào)整電源變壓器的變比。

通過380V電壓等級并網(wǎng)的分布式光伏發(fā)電功率因數(shù)應在0.98（超前）～0.98（滯后）范圍。通過10kV（6kV）～35kV電壓等級并網(wǎng)的分布式光伏發(fā)電電壓調(diào)節(jié)按以下規(guī)定：（1）同步電類型分布式光伏發(fā)電接入電網(wǎng)應保證機端功率因數(shù)在0.95（超前）～0.95（滯后）范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)，并參并網(wǎng)點的電壓調(diào)節(jié)。（2）異步電機類型分布式光伏發(fā)電應具備保證在并網(wǎng)點處功率因數(shù)在0.98（超前）～0.98（滯后）范圍自動調(diào)節(jié)的能力，有特殊要求時，可做適當調(diào)整以穩(wěn)定電壓水平。（3）變流器類分布式光伏發(fā)電功率因數(shù)應能在0.98（超前）～0.98（滯后）范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)，有特殊要求時，可做適當調(diào)整以穩(wěn)定電壓水平。在其無功輸出范圍內(nèi)，應具備根據(jù)并網(wǎng)點電壓水平調(diào)節(jié)無功輸出，參與電網(wǎng)電壓調(diào)節(jié)的能力，其調(diào)節(jié)方式和參考電壓、電壓調(diào)差率等參數(shù)應可由電網(wǎng)調(diào)度機構設定。

5 結束語

文章針對分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)的原理以及對配電網(wǎng)的電能質(zhì)量的影響進行了介紹，根據(jù)國家相關規(guī)定對光伏發(fā)電并網(wǎng)需要對電網(wǎng)進行檢測，檢測光伏并網(wǎng)后對電能質(zhì)量造成的影響，包括諧波、電壓偏差、電壓不平衡、電壓波動和閃變、電磁兼容等進行評估，并提出相關的建議或改進措施。

參考文獻

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