分布式光伏發電接入對配電網諧波特性的影響探討

劉艷

摘要：因配網網架結構復雜性、光伏接入及位置的多樣性，會給配網的諧波分析產生影響，所以需要對配電網規劃、設計、控制、運營進行換代、升級才可以更好地適應新型分布光伏發電術應用。文章介紹了配電網接入分布光伏發電對諧波的影響，并制定了相應的管制辦法，確保配電網接入分布式電源后穩定、安全的運行。

關鍵詞：分布式光伏發電；配電網；諧波特性；網架結構；電務系統 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM712 文章編號：1009-2374（2017）10-0195-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.10.098

伴隨全球能源短缺、環境污染等加深，分布光伏發電術憑借清潔無污、資源的豐富等特點贏得社會普遍關注及國家相關政策大力支持。光伏發電相關系統經逆變器等電力、電子設備并到電網中，形成諧波流到配電網，影響配電網的諧波。其中配電網諧波種類比較多，會展現多分布的參數特點，進而導致多接入點的分布式光伏配電網諧波放大特點、傳輸特點變得繁雜。因此，在接入分布式光伏發電后絕不能忽略其對配電網諧波產生的影響。

1 分布光伏發電配電諧波相關機理

分布光伏發電相關系統并網時，其諧波注入電網內污染到配電網的諧波。其光伏電源等效內阻為無窮大諧波的電流源，其中配電網相關結構、光伏并網點、多點或單點接入法、母線的短路容量差異均會對分布式光伏配電網的諧波傳輸與放大性能造成影響。此外，配電網相關背景諧波可能造成光伏并網點的諧波水平出現加劇，配電網中在接入分布光伏發電的系統后，接入方法、實際位置會影響配電網相關諧波，所以創建分布式光伏發電配電網電路來分析諧波分布的特點與傳輸特性。

在配電網中接入幾個分布式光伏之后，因為各個分布式的光伏控制均是獨立的存在，所有產生諧波電流相角也不一樣，常規電流源和諧波電流疊加的原理則一樣，疊加后諧波的電流是所有諧波源的電流矢量和。光伏發電諧波電流大部分是經過配電主干線流到公共網中，諧波電流不會自負荷節點流，接入點和配電線末端較近，其諧波電流自接入點后配電主干支路的流過量會越小。末端接入的分布光伏時，諧波電壓最高的位置是光伏并網點，因而末端不易接入。

2 分析接入分布式光伏發電對配電網諧波造成的影響

2.1 不同接入位置對諧波造成的影響

配電網中接入位置、方式不同的分布式光伏電源均會影響到電能的質量，在接入分布式光伏電源時需考慮各個位置對諧波產生的不同影響。在接入容量、方法、諧波源的模型沒有發生變化時，分布光伏的位置和系統母線距越近，其線路的整體諧波畸變就越低，但如果最大諧波的電壓畸變點在線路的末端節點位置，需要考慮配網負荷中有無非線性負荷的存在，如果在系統內會存在諧波的電流注入。所以當線路節點相關電壓有沒有達到標準進行判斷時可由線路末端的電壓畸變值判斷，得出正確結果。改變接入的位置主要為經對于基波電壓改變后影響其諧波注入相關水平，接入容量無超負荷總容量時，沿線電壓呈現降低趨向，即分布式光伏電源接在首端位置時所接入的點基波電壓就會比接在尾端時高。但是對恒功率相關模型的光伏電源來說，如果基波電壓越高則基波的電流越小，因此如果接入位置近尾端，注入PCC的點諧波相關電流越大，同樣反之，當接入光伏的電源位置越靠近其系統母線，則注入PCC的諧波電流就越小。若要降低諧波的畸變率，則不能在線路尾端接入分布式光伏電源，可接在線路負荷相對較重的中間節點位置。

2.2 分散方式對諧波造成的影響

在配電網中接入分布式光伏電源時，考慮到資源分布和用戶的具體需求等問題，對分布式光伏進行具體規劃時難以將其聚集在同一負荷點，如果接入的容量比較大，往往會分布在各個節點。另外，根據負荷比例和平均接入的整體諧波水平均比隨機接入高的情況來看，導致該情況產生的因素主要有兩點，隨機接入時接在首端容量比較大，從接入位置分析接入位置及系統母線較靠近能減少諧波的注入水平，同時可將光伏逆變相關電源當成小諧波源，諧波源間諧波體現其疊加關系，其中兩臺諧波源靠較近其相角會較近，以線性相關疊加形式展現。若單點量多會發生相角的正負抵消，其注入諧波會小于分散接入時注入的諧波。

2.3 負荷輕載對諧波造成的影響

在配電網中實際光伏出力與配網負荷實時都在發生變化，變化的幅度均比較大，而且國標中嚴格控制著節點電壓的畸變率和注入的PCC點諧波電流，所以需將比較極端的狀況也考慮在其中，避免注入諧波高出國標限值范圍。通過具體實驗發現重載時，饋線諧波比輕載時高，造成該現象的原因是：一是負荷輕載線電壓逐漸出現升高，功率定時其光伏電源諧波的基波電流降低，而諧波電流隨之降低，同時依據整體相關情況發現負荷輕載可造成諧波的水平下降；二是負荷自身屬于諧波源，其輕載負荷的注入諧波相關電流比較小，逆變器相關諧波電流比負荷電流高，其不會造成比較大效果影響，但諧波水平不會出現惡化的情況。

3 結語

作為可再生新型能源，分布式光伏發電有著勢不可擋的發展、上升趨勢。當配電網系統中接入分布式光伏發后，單電源相關輻射狀網會變為遍布用戶、電源中多源的互聯網絡，而電能質量的特性也會變得更復雜。通過相關分析發現分布式的光伏于并網內產生電壓的閃變較小，其電壓閃變與波動程度和光伏功率大小、電網的短路容量有關，有效掌握其分布光伏發電相關接入對于配電網諧波特性的影響及因素，可有效發揮并提高其在配電網實際應用價值。

參考文獻

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（責任編輯：小 燕）