淺析分布式光伏發電并網存在問題與解決對策

蔡開晶

摘要：現代環保節能技術的發展使得新能源被運用于各個領域，分布式光伏發電技術作為一種新型技術被運用于電力系統，該技術是對太陽能資源的利用，然而實際應用中也遇到了一系列問題與挑戰。文章分析了分布式光伏發電并網問題，并提出了解決對策。

關鍵詞：分布式光伏發電；并網問題；電力系統；太陽能資源 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM615 文章編號：1009-2374（2016）33-0129-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.33.063

太陽能資源的深入開發與利用使得電力系統中的分布式光伏發電并網技術得到了發展，光伏發電為電力系統帶來了全新的電源供應，然而實際運用中也存在一些困難和挑戰，例如諧波問題、電壓閃絡問題等，為了使光伏發電的優勢功能得以發揮，就必須正視這些問題，并采取科學的解決對策，維護配網系統的安全運行。

1 分布式光伏發電對配網的影響

不同于傳統的電源系統，由于依賴于太陽光輻射、客觀環境溫度等，分布式光伏電源的輸出功率體現出某種浮動性、變化性，這種變化也有周期性、規律性，通常來說陽光明媚、天氣晴朗的條件下，光伏發電系統出力旺盛，相反，烏云密布、不見陽光的天氣則發電系統出力微弱，基于分布式光伏發電系統以上特點，必然給配網帶來一定的影響，這種影響主要體現在以下方面：

1.1 影響潮流分布

以往的配網，用戶端未設電源連接，整個配網系統結構為輻射式，分布式光伏發電模式下則增加了電源數量，這樣就可能使潮流變得復雜，難免發生逆流問題，同時電壓也將更加復雜地分布。在這其中潮流的大小、流向等將在很大程度上與分布式電源的連接位置、容量等密切相關。

1.2 影響電能質量

1.2.1 電壓偏差。狀態穩定情況下，一般來說，配網系統中不同負荷點，其電壓會順著潮流的流向慢慢下降，然而分布式光伏發電模式下，由于潮流流向較為復雜，通常存在逆流的可能，同時饋線中的傳輸功率也將逐漸下降，使得不同負荷點電壓上升，影響其電壓偏差。而且陽光的強度、照度等會極大地影響電源的輸出功率，具有動態浮動性，然而配網系統的調壓能力有限，當光伏電源在配網系統中占據主導時，由于其出力的不確定性會導致配網負荷潮流不斷變化，電壓不易調整，電壓高低難以把握。

1.2.2 電壓波動與閃變。光伏電源在接入與退出配網系統的瞬間，很容易引發配網系統的電壓發生波動與閃變，特別是分布式電源如果未能按照特定的法規、制度、客觀需求等進行啟停時，很可能造成輸出功率的動態變化，對應的配網電壓也將發生波動與閃變。同時外部環境特點，例如太陽光輻射、溫度等的變化也可能引發配網系統電壓波動。

1.2.3 諧波污染。來自于光伏電源的直流電，經逆變器將變成交流電，進入配網系統可能出現諧波，引發諧波污染。如果光伏容量較低且濾波器標準合格，通常能夠有效控制諧波污染，然而，由于光伏發電規模不斷擴大、發電量也較大，各個諧波源之間彼此重疊，則可能導致諧波量過高，污染無法被控制。

1.2.4 孤島問題。配網系統如果因為各種問題出現斷電現象時，則可能產生光伏電源孤島，無法被供電公司所控制。如果光伏并網系統持續敷設，孤島面積擴大，會產生更為嚴重的危害，此時用戶也將承受各種不良影響，孤島區域電壓與頻率失穩，供電恢復時，由于相位間的差異導致電網被沖擊。

2 分布式光伏發電對配網影響的解決對策

2.1 革新調壓設備

通過優化調壓措施來使配網電壓達到預期的偏差要求，具體方法為改變變壓器的變比調壓，在光伏發電模式下，需要引入全新設備，例如靜止無功補償設備、無功發生器等，這些調壓設備不僅能達到預期的調壓效果，而且成本低、便于操作。

2.2 改善調壓方式

配網調壓相對復雜，應該根據配網不同節點的具體特點、運行狀態等來對應選配調壓策略。第一步應該考慮光伏電源所處環境的光照情況、建筑規模等，第二步對應設計規劃光伏電源，第三步對應分析這一電源對電網電壓的危害，在維持原有的配網結構狀態基礎上來進行電壓調節。

2.2.1 調節變壓器變比。這種方法能夠確保線路中的電壓合理分配，從而確保電壓處于供電壓所能容納的范圍，要確保變比調節后，即便光伏電源接入，電壓始終合格，現實中的變壓器變比調節需要多次、反復操作才能達到目標，而且如果配電系統中配置的是無載調壓變壓器，如果只調整分接頭的調壓也無法達到預期目標，對此可以改變調壓變壓器類型，選擇有載調壓變壓器，因為它可以攜帶負載調壓，而且無論是調壓速度、范圍都能達到預期標準。

2.2.2 調整光伏電源接入位置。由于太陽輻射的強弱會影響光伏出力大小，而且光伏出力的持續上升，接入點上游線路的潮流也會慢慢減弱，可能產生逆流。對此可以從電源接入位置切入，通過科學的調整來確保接入點的電壓控制在合理的偏差內，以此來確保配網系統電壓整體上達到合格標準。此時，陽光強輻射時，光伏電源出力達到極值，電壓持續上升。

2.2.3 靈活性策略的運用。通常來說，當PV接入量有所差異時，單一的調壓模式無法達到預期的調壓目標，在這種情況下最為合理的方式就是將變壓器變比調節和接入位置調整同步配合。這是由于通過調整PV的接入位置，一方面能夠調壓；另一方面也能控制電壓高峰與低谷的差值，從而推動配網電壓逐漸走向平衡。這其中也要注意兩種方法運用的先后順序，先變換PV的接入位置達到調壓的目的，當發現電壓達到特定標準時，就不必再變壓器變比調節，相反，則需要調整變壓器分接頭達到電壓調節的目的。當使用以上兩種方法依然無法達到調壓目的時，則應嘗試改換有載調壓變壓器。

2.3 同步并網

當分布式電源接入配網系統時，要確保該電源的相位、頻率同于電網電壓，同時，系統與電網閉合前也需要對配網系統的電壓進行跟蹤，分布式電源并網之前，要確保相關的各項參數，例如電壓、相位以及頻率等達到特定標準，具體如表1所示：

3 優化分布式光伏發電并網的設計方案

參照光伏發電的接入電壓高低、接入點位置、運營模式等來分析、總結出一套并網設計方案，通常如果是小規模的光伏電站，要選擇下面的并網方案：

3.1 接入公共電網

此并網方式一般更加適合于統購統銷狀態下的光伏發電，將配電箱充當整個電力系統的共同鏈接點，讓產權分界點、并網點在相同的位置，此類并網設計，具體的接入類型有單點和多點之分，其優勢體現在方便計量、調度，為后期維修與養護提供便利，具體的接線模式如圖1所示：

3.2 用戶電網的鏈接方案

這一接入方案通常用于自發自用模式或者合同能源管理模式中，同公共電網鏈接一樣，依然把電網線路、配電箱設置成接入點，其獨特之處在于產權分界點的位置，通常會和并網點設計于不同的電位。而且此電網接入模式一般把各個建筑頂層的光伏電源當作獨立的單元，在此基礎上鏈接到建筑物中用戶的配電箱內部，也就是把各個建筑內部的配電箱低壓端當作電網并網點，電力電能憑借低壓線路來逐漸把電能輸送到四周的電網系統。

4 結語

分布式光伏電源在電力系統中的應用，會給配網系統帶來一系列不良影響，從而影響配網的運行質量，對此就要深入分析問題產生的原因，并對應采取解決對策來解除問題，為配網運行創造良好條件。

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（責任編輯：小 燕）