配電網電壓受分布式光伏并網影響分析

陳 豐

（國網黑龍江省電力有限公司綏化供電公司，黑龍江 綏化 152000）

配電網電壓受分布式光伏并網影響分析

陳 豐

（國網黑龍江省電力有限公司綏化供電公司，黑龍江 綏化 152000）

技術正在快速進步，面對新的形勢，分布式發電逐漸受到了更多的重視。相比于傳統模式，分布式光伏發電具備了顯著的優勢。然而，分布式光伏在并網過程中，通常容易受到并網產生的影響，這種接入方式也表現出較強的隨機性特征[1]。對于配網系統而言，配電網自身的電壓也會受到并網帶來的影響。針對分布式光伏并網產生的配電網影響，有必要重點探析配電網電壓的具體影響程度。結合分布式發電的真實狀況，探求可行的解決措施。

配電網；電壓；分布式光伏；并網；影響

近些年來，各行業都逐步引入了新型的可再生能源，分布式發電也得到了普遍的采用。通常情況下，低壓配電系統可以接入分布式電源，通過這種方式彌補了輸電和發電過程中的缺陷。分布式光伏發電可以在根本上改善供電，同時具備了環保和節能的優勢。在很短時間內，就可以彌補短缺的電能。然而在接入電網時，分布式光伏可能會改變整個的潮流方向，在此基礎上配網的穩態電壓也會遭受較大的影響[2]。對于配電網電壓而言，如果沒有加以適當地約束，那么配電網內部的電壓就容易受到劇烈的干擾。由此可見，分布式光伏并網的過程中應當重點考慮配電網電壓的沖擊和影響，通過綜合控制的方式來平衡配電網內部的電壓。

1 分布式的光伏并網

1.1 并網形式

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

1.2 輸入方式

對于輸入方式而言，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直流側的無功功率，這種方式下的直流輸入十分穩定，但是系統在接入較大電感之后將會減緩原有的響應速度；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能元件。從現狀來看，電壓源的光伏逆變系統已經受到很廣的應用。

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。針對電壓型模式，逆變器具備了較低的阻抗，經過調制后的標準脈沖信號可以順利輸出。在這種方式中，電網電壓直接決定著輸出電源以及并網電流的整體質量。然而對于電流型模式，逆變器具備很高的阻抗，電網電壓因此就會受到較小的輸出影響。在電流型模式下，輸出電流不會受到很大的電壓擾動影響，因而也提高了電流質量。在仿真建模過程中，光伏并網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

為了探求光伏并網針對配網電壓帶來的具體影響，在試驗時選擇了10MW的北方某地發電系統。在光伏發電中，配電網的接入方式為微網接入，在此基礎上就能夠判定配電網受到的多方面影響。在各個時間段，操作人員都需要記下電能質量、電網運行經濟性、系統穩定性遭受的影響[4]。經過比較可知，在光照影響下的配電網每天早上都會表現出顯著上升的功率，到了中午達到最高；在下午的期間，有功功率開始逐漸變小，到了日落時間就會降低至零。具體而言，并網通常可以產生如下的配電網影響：

圖1 分布式網絡的整體結構

2.1 節點的過電壓

分布式光伏在具體接入的過程中，通常會影響原有的節點電壓，進而造成過電壓的發生。在接入電網時，有功功率可以注入電網，節點電壓因此也會受到較強的影響。這種狀態下，節點電壓將會快速升高，直到超越了電壓的極限。例如：針對輻射式接線而言，配電網設置了多個節點；在各個節點的位置上，光伏電源都能夠連接節點。經過試驗可以得知：光伏電源只要接入了任何一個現有的節點，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，光伏電源會表現出更強的支撐作用。

2.2 電壓頻繁的波動

接入的操作會造成網內的電壓波動，這種波動通常呈現頻繁的趨勢。一般情況下，分布式光伏直接關系到配網內部的輸出功率。與此同時，輸出功率很容易受到外在環境帶來的具體影響，例如光照周期、陰影效應以及云層的變化都會帶來電壓波動[5]。在光伏電站的測試過程中，相關人員繪制了功率變化的隨機曲線。經過觀察可知，配電網如果設置了輻射式的單電源接線，那么末端饋線就會顯示最大的波動電壓。因此也可以歸納得出結論：光伏容量、饋線的總長度與電壓波動三者具有正比的關系。

2.3 母線電壓受到的影響

在接入母線的過程中，母線電壓也會受到光伏接入帶來的影響。配電網如果接入了較大的光伏容量，母線也會相應顯示較高的電壓，二者呈現正比的波動趨勢。在試驗中，光伏短路容量等于1.5倍的額定容量。這種狀態下，不斷抬升的電壓直接關系到光伏容量的大小。如果接入了很大的光伏容量，母線也會表現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系，二者的波動幅度也具有一致性。

3 探求解決對策

解決電壓波動的基本思路為：在并網接入時，切實防控電壓越限或者電壓波動的發生。通過無功調節的形式，可以從根源上改善供電質量并且確保電壓的穩定。在某種情況下饋線需要接入容量較大的光伏系統，相關人員先要通過監測才能明確并網的點電壓。如果條件允許，則要干預逆變器原有的運行方式。針對母線電壓，可以設置必要的調壓設備，同時允許保留適當的電壓偏差。通過預留余量的方式，光伏接入造成的升壓難題就可以得到妥善的解決[6]。

分布式發電過程中的并網通常會干擾到系統電壓，進而帶來較強的電壓波動。對于此，相關人員需要密切監視各階段的電壓波動狀態，通過實時性的監測來防控電壓超標的發生。如果光伏容量較大，同時設置了較遠的并網點，則電壓就會遭受較強的干擾。基于這個結論，相關人員可以相應調整并網的方式。經過適當的調整之后，即便接入較大容量的光伏電源，配電網也可以保持穩定運行。

4 結束語

分布式的光伏并網針對配電網電壓會帶來較強的干擾和影響。這是由于在外界光照變化時，光伏功率的特征也會相應改變。針對并網帶來的影響，有必要探求電壓受到影響的根本原因；在此基礎上，通過仿真驗證就可以得到配網電壓波動的規律性進而尋求解決。針對并網結構加以具體的改進，能夠確保配電網在接入后的穩定和安全運行。然而截至目前，消除并網影響的相關實踐還沒能達到完善，有待長期的提高。未來的實踐中，相關人員還需要不斷歸納經驗，從而服務于配電網供電的整體質量提高。

[1]陳權,李令冬,王群京,等.光伏發電并網系統的仿真建模及對配電網電壓穩定性影響[J].電工技術學報,2013,(3):241-247.

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

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

[4]韓富佳,王淳.基于Matlab的分布式光伏并網發電系統對配電網電能質量的影響[J].電測與儀表,2015,(14):16-21.

[5]毛彥力,樸在林,胡博,等.分布式光伏發電并網對配電網電壓分布影響的研究[J].中國農機化學報,2015,(6):244-247+252.

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

U665.12

A

2096-2789（2016）12-0195-02