分布式光伏發(fā)電對(duì)配電網(wǎng)電壓影響與解決方案

林清云

摘要：現(xiàn)階段，電力行業(yè)處于高速發(fā)展階段，促進(jìn)了中國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，電力系統(tǒng)中的科技含量也越來(lái)越高，尤其是光伏發(fā)電技術(shù)，充分引入了太陽(yáng)能，減少了電力運(yùn)行中的污染。作為一種新型的發(fā)電技術(shù)，光伏發(fā)電雖然具備了環(huán)保特性，但是比較容易受到周邊環(huán)境影響。基于太陽(yáng)能的發(fā)電主要包含兩種途徑，即在中高電壓路徑下接入輸電網(wǎng)和以低電壓線路為依托。在這兩種途徑下會(huì)出現(xiàn)電壓越限問(wèn)題，對(duì)配電網(wǎng)電壓產(chǎn)生影響。因此，加強(qiáng)分布式光伏發(fā)電對(duì)配電網(wǎng)電壓的影響及電壓越限的解決方案研究具有重要意義。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)；分布式光伏發(fā)電；配電網(wǎng)；電壓越限；解決對(duì)策

1 體系架構(gòu)

基于太陽(yáng)能的應(yīng)用，光伏發(fā)電系統(tǒng)具有將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為電能的功能，在制備過(guò)程中，主要的原材料為半導(dǎo)體。除此之外，該系統(tǒng)還包括逆變器、電池板、控制器、蓄電池等。作為一種新型發(fā)電技術(shù)，光伏發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在安全、便捷性能上。另外，光伏發(fā)電系統(tǒng)在電流的轉(zhuǎn)換方面也具備一定的優(yōu)勢(shì)，比如在并網(wǎng)中，可以將系統(tǒng)中的直流電流轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟娏鳌Ｔ诰唧w的應(yīng)用中，光伏發(fā)電站主要有兩種類(lèi)型，即集中型和分布式。若以光伏發(fā)電站實(shí)際安裝為標(biāo)準(zhǔn)，在不同的環(huán)境下，可以將光伏發(fā)電站分為三種類(lèi)型，即屋頂電站、荒漠電站和山丘電站。本文主要研究的是分布式光伏發(fā)電，光伏發(fā)電典型的發(fā)電站格局如圖 1所示。

隨著光伏發(fā)電站投入的增加，光伏電站通過(guò)前期發(fā)展得到了應(yīng)有的回報(bào)，在發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)階段，已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)科學(xué)精益化，但是在光伏發(fā)電站的選址上，還需要進(jìn)一步思考。

圖1 分布式光伏發(fā)電站

2 配電網(wǎng)電壓凸顯的影響

2.1 不同時(shí)段的電壓影響

在不同時(shí)段的電壓路徑下，多重節(jié)點(diǎn)需通過(guò)特定負(fù)荷進(jìn)行搭配。在網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)實(shí)際運(yùn)行中，電源功率應(yīng)設(shè)定為0，若引入實(shí)際因素，則需將節(jié)點(diǎn)負(fù)荷、等值阻抗一并考慮在內(nèi)。注入功率時(shí)，若從開(kāi)始到后期的節(jié)點(diǎn)在光伏電壓構(gòu)架下進(jìn)行，會(huì)發(fā)生電壓縮減現(xiàn)象，導(dǎo)致線路損

耗增加，并使電力企業(yè)成本增加[2]。因此，應(yīng)當(dāng)將電源功率數(shù)值設(shè)定為大于0。當(dāng)光伏電源接入發(fā)電體系時(shí)，其電壓縮減現(xiàn)象處于大范圍內(nèi)，導(dǎo)致疊加后的功率被視為有功功率。這種運(yùn)行方式也會(huì)帶來(lái)一定的影響，不僅會(huì)導(dǎo)致電壓增大，還會(huì)對(duì)構(gòu)架中的電壓造成影響，繼而將其設(shè)定為負(fù)數(shù)。若光伏線路中的電壓差值對(duì)外顯示大于0，就會(huì)出現(xiàn)電壓縮減現(xiàn)象；若對(duì)外顯示小于9，電壓就會(huì)不斷升高。

2.2 節(jié)點(diǎn)配網(wǎng)架

在配網(wǎng)接線的過(guò)程中，按照傳統(tǒng)接線方式，其表現(xiàn)出的特點(diǎn)為對(duì)環(huán)網(wǎng)銜接、輻射接線、樹(shù)干式銜接進(jìn)行整合，在集中形式條件下，主要以開(kāi)式方式運(yùn)行。因此，在發(fā)電系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行的同時(shí)，必須根據(jù)一定的架構(gòu)對(duì)配網(wǎng)進(jìn)行設(shè)置，繼而構(gòu)建輻射架構(gòu)。該框架需要具備如下特點(diǎn)：a）對(duì)配網(wǎng)架構(gòu)體系中的變壓器調(diào)和范圍進(jìn)行限制，并擬定在5%左右，以此保證在各個(gè)時(shí)段下對(duì)系統(tǒng)內(nèi)的負(fù)載數(shù)值進(jìn)行協(xié)調(diào)；b）節(jié)點(diǎn)配網(wǎng)框架需要具備一定的獨(dú)立特性，這些特性需要涵蓋許多線路，比如混合線路、架空線路，對(duì)這些網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行整合；c）根據(jù)接線態(tài)勢(shì)分析配網(wǎng)母線的表現(xiàn)特征。與母線供應(yīng)的負(fù)荷相比，當(dāng)體系中的容量增加到與母線一致時(shí)，會(huì)對(duì)上層體系造成干擾。在該負(fù)荷變化范圍內(nèi)，干擾偏小。因此，必須采取相應(yīng)的調(diào)壓管控措施，對(duì)電壓源頭進(jìn)行架設(shè)。這樣一來(lái)，可提高母線布置的節(jié)點(diǎn)位置，保證電壓管控的正常水平。

2.3 歸納總結(jié)

在實(shí)際的配網(wǎng)框架內(nèi)，分布式光伏發(fā)電會(huì)引起電壓升降變化，這種變化會(huì)引發(fā)許多問(wèn)題，比如電源變更、電壓增大、電壓縮減等。在系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行中，若節(jié)點(diǎn)被銜接，就會(huì)降低路徑范圍內(nèi)的損耗。這種降低損耗的方法可以在一定程度上提高電力企業(yè)的實(shí)際效益，為電力企業(yè)發(fā)展助力，還可以在線路反饋中對(duì)總電壓進(jìn)行優(yōu)化。對(duì)節(jié)點(diǎn)布設(shè)進(jìn)行細(xì)化，使光伏電源輸出功率高于負(fù)功率，進(jìn)而使母線的電壓持續(xù)增大。若電源不具有分布式態(tài)勢(shì)，隨著負(fù)荷的改變，會(huì)引起相應(yīng)的電壓耗費(fèi)，從而在后續(xù)的計(jì)算之中電源負(fù)荷會(huì)成為正值。因此，系統(tǒng)路徑內(nèi)的電壓只要滿(mǎn)足實(shí)際要求，就可以避免電壓越限的情況。綜上所述，在中國(guó)科技水平提升的基礎(chǔ)上，利用好光伏發(fā)電技術(shù)十分重要。當(dāng)該技術(shù)使用受到環(huán)境因素影響時(shí)，無(wú)論是溫度變化，還是外界環(huán)境變化，都會(huì)對(duì)發(fā)電量造成影響。與此同時(shí)，分布式光伏發(fā)電會(huì)給其配電網(wǎng)的電壓值帶來(lái)負(fù)面影響。只有提出合理的解決途徑和方案，才能發(fā)揮該技術(shù)的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。

3 解決途徑

3.1 阻止電壓越限

經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的發(fā)展，光伏發(fā)電技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中已經(jīng)取得了較好的應(yīng)用效果，為電力企業(yè)帶來(lái)了收益。在實(shí)際表現(xiàn)出的功率中，還應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步將光伏發(fā)電控制在合理的范圍內(nèi)。在對(duì)功率進(jìn)行計(jì)算時(shí)，可以將移動(dòng)平均方法作為主要的計(jì)算方法。然而，與初始發(fā)電功率相比，這種計(jì)算方法的使用會(huì)產(chǎn)生較為明顯的縮減現(xiàn)象。根據(jù)光伏系統(tǒng)架構(gòu)和曲線，可以得出功

率運(yùn)算總和，進(jìn)而在子系統(tǒng)中計(jì)算得到不同時(shí)段的功率。因此，這種計(jì)算方法在實(shí)際計(jì)算過(guò)程中具有多方面的優(yōu)勢(shì)。為了進(jìn)一步對(duì)實(shí)際的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行精確，可以采用特別的滑窗方式來(lái)得到最佳效果。

3.2 構(gòu)建儲(chǔ)能發(fā)電體系

總體來(lái)說(shuō)，分布式光伏發(fā)電方式是對(duì)匯流箱體、初始光伏陣列、逆變器等部分的整合，在一般情況下，供電的過(guò)程主要是使儲(chǔ)能配件運(yùn)作的過(guò)程。另外，光伏發(fā)電中的配套管理部分也較為重要，比如配套網(wǎng)絡(luò)能量管控裝置及特定規(guī)格蓄電池、變流器等，這些配套設(shè)施構(gòu)成儲(chǔ)能發(fā)電體系，并在變流器與布設(shè)電池之間具有雙向管控裝置銜接特性。在對(duì)電壓變化進(jìn)行管控的過(guò)程中，變流器發(fā)揮著主要作用，不僅可以穩(wěn)定電壓變化范圍，還可以針對(duì)不同時(shí)段的功能使其電壓變?yōu)楹愣妷骸Ｔ谥绷鱾?cè)架構(gòu)中，其電壓會(huì)對(duì)諧波產(chǎn)生控制作用，保證交流處于穩(wěn)定狀態(tài)。因此，在并網(wǎng)的實(shí)際流程中，此類(lèi)交流裝置是儲(chǔ)能體系所必須具備的，

尤其對(duì)于電源模式，交流裝置可以實(shí)現(xiàn)特定功能，比如實(shí)現(xiàn)平衡控制，在充放電中實(shí)現(xiàn)負(fù)載可控。

在光伏功率發(fā)生變化的前提下，通過(guò)此類(lèi)方式，并且采用移動(dòng)平均方法可以得到曲線。與其他的計(jì)算方法相比較，移動(dòng)平均方法具有較高的計(jì)算效率，同時(shí)可以提升計(jì)算的精準(zhǔn)度，減少幅度凸顯情況，防止出現(xiàn)越限電壓偏大的情況，提高光伏發(fā)電技術(shù)在供電企業(yè)中的應(yīng)用效果，促進(jìn)新型光伏發(fā)電技術(shù)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]配電網(wǎng)中基于網(wǎng)絡(luò)分區(qū)的高比例分布式光伏集群電壓控制[J]. 肖傳亮，趙波，周金輝，李鵬，丁明.電力系統(tǒng)自動(dòng)化.2017（21）