保證光伏發電并網配網電壓穩定的策略

程傳飛

（國網山東省電力公司東阿縣供電公司，山東 聊城 252200）

0 引 言

實施光伏發電并網不僅能加大配網電壓，也會對配網電壓穩定性造成影響，出現電壓波動現象。

1 光伏發電并網對配網電壓穩定性的影響

明確光伏發電系統對配網電壓穩定性的影響，需要使用軟件和數學工具建立模型。在實際仿真模擬過程中，可使用MATLAB軟件建立模型，并實施相應編程，最終確定各種影響因素[1]。

1.1 光伏發電系統電源對配網靜態電壓穩定性的影響

在研究過程中，為準確確定影響范圍和程度，需逐漸提高配電網的負荷，在研究過程中，本文應用負荷增長因子（LSF）對負荷的變化情況進行描述，LSF的意義為配網系統的負荷增長倍數。仿真結果如表1所示。

1.2 光伏發電系統接入位置對配網靜態電壓穩定性的影響

光伏發電系統接入電網的位置會影響配網潮流分配。通過區分光伏發電系統接入配網的位置，研究不同接入點對配網穩定性的影響。模擬結果如表2所示。

表2 不同接入位置對配網靜態電壓穩定性的影響

表1 不同負荷下兩種系統的穩定性指標

分析表1可知，當系統負荷變大時，靜態電壓穩定性指標都會變大，表示電壓穩定性降低。在接入光伏電源后，電壓穩定性指標較之前有所減小，即系統變得更加穩定。實驗結果表明，與9號節點的電氣距離越小，系統的靜態電壓穩定指標便越小，即系統穩定性越強。這表明光伏發電系統接入點與薄弱環節的距離越近，對整個系統提供的支撐就越大，從而減小系統功率損耗，對配網系統產生有利影響。

1.3 光伏發電系統容量對配網靜態電壓穩定性的影響

在研究光伏發電系統容量對配網靜態電壓穩定性的影響時，擬定負荷水平為1.5，且將光伏發電系統并入9號節點，進而在系統容量存在差異的條件下，計算并分析靜態電壓穩定值，明確光伏發電系統容量對靜態電壓穩定性的影響。通過在配電網接入光伏發電系統，能為當前系統的負荷點提供有功功率，減小系統傳輸過程中所需的功率。因此，配電網靜態電壓的穩定程度會隨著光伏發電系統容量的不同發生變化，二者之間呈正比關系。需要注意的是，在光伏發電系統容量達到最佳程度后，會加強對系統潮流分布的影響，有可能出現首端低于末端的現象。而在光伏發電系統的容量超出規定時，會出現電壓越限，對配網靜態電壓的穩定性造成不良影響，應及時采取調節變壓器或降低系統容量的方式予以解決。

1.4 光伏發電系統容量對配網暫態電壓穩定性的影響

為了探究并網容量對電壓穩定性的影響，本文通過建模仿真的方式對兩者間的關系進行研究，最終得到的仿真數據如表3所示。

表3 光伏發電系統對配網對暫態電壓穩定性的影響

分析實驗數據可發現，對于不同的并網容量，電壓隨時間的變化情況相同，說明對光伏發電系統而言，雖然并網情況發生變化，但對電壓的影響方式和影響幅度仍較為相似。進一步研究可以發現，當并網容量改變時，系統的初始電壓也會發生相應變化，具體表現為當并網容量提升時，接入點的電壓也會相應提升，而在系統發生故障時，配網系統的電壓跌落情況與并網容量的變化情況相反，證明提升光伏發電系統的并網容量可提升配網系統電壓的穩定性。此外，光伏發電系統并網容量對電壓穩定性的影響有一定范圍限制，當超過合理范圍時，線路中會發生潮流回流現象，導致配網系統中不同分段的首端電壓低于末端電壓，因此應用這種方法時，需要合理確定并網容量，提升電壓穩定性。

1.5 光伏發電系統接入位置對配網暫態電壓穩定性的影響

將光伏發電系統接入到配網的不同位置，會對電壓穩定性產生不同的影響。在具體分析時，保證光伏發電系統容量均為1 mW，分別以9、4和13號節點作為光伏發電系統的連接位置，對系統進行時域仿真。經詳細對比分析，在暫態過程中，如果光伏發電系統與9號節點相互連接，暫態電壓的幅值會呈現出最大狀態，與13號節點相互連接時，電壓幅值中等，而與4號節點連接時，電壓幅值最小。其中，13號節點與4號節點的距離為24.33 km，與9號節點的位置則為40.65 km。由此可知，在光伏發電系統與最薄弱支路不斷接近時，配網暫態的穩定性會隨之提高。

2 保證光伏發電并網配網電壓穩定的策略2.1 依據負荷進行配網系統設計

為提升光伏發電系統并網配網電壓穩定性，應首先明確光伏發電系統對配網電壓的影響效果，進而采取相應措施解決問題。建模仿真結果表明，配電總負荷會對整個系統的電壓穩定性產生影響，具體表現為負荷越大，電壓穩定性越差，光伏發電系統的加入能夠在一定程度上提升配網電壓的穩定性，為配網建設助力。在實施配網設計時，應詳細調查供電區域，了解供電總負荷，以此為基礎設計相應的光伏發電系統。需要注意的是，在設計過程中應考慮多種因素的影響，如光伏發電系統的容量，分析這些因素，選取最優方式，最終提升配網系統的電壓穩定性[2]。

2.2 配網接入點設計

分析仿真運算結果可發現，光伏發電系統與配網系統的接入位置會對整個配網系統的電壓穩定性造成很大影響，因而在并網前需要找到最為合適的接入點，以提升配網系統電壓的穩定性。試驗表明接入點位置與配網系統最薄弱支路的距離越短，光伏發電系統對配網系統電壓穩定性的提升效果就越明顯，同時也愈發提升配網系統的暫態電壓穩定性。因此，應將接入點定在最薄弱支路附近，最大限度提升配網系統電壓的穩定性。此外，由于配網系統中存在較多薄弱支路，在接入點選取過程中也需要對這些因素進行一定考慮，保證每一條支路的電壓穩定性都在允許范圍內。

2.3 合理確定光伏發電系統容量

光伏發電系統的容量會對配網系統的電壓穩定性造成兩方面影響。其一，影響配網系統的靜態電壓穩定性。分析仿真結果可知，接入配網系統的光伏發電系統容量越大，整個配網系統的穩定性就越高。出現此現象的原因是光伏發電系統在接入配網系統后，會對系統進行有功補償。其二，影響暫態電壓穩定性。當容量增加時，配網系統暫態電壓穩定性也會升高。需要注意的是，接入配網系統的光伏發電系統容量過大會導致線路末端電壓升高，直至高于線路的端首電壓，出現電流回流現象，損壞整個配網系統。因此，提升光伏發電并網過程中配網系統的電壓穩定性，要求合理設計光伏發電系統容量，在提升穩定性的同時，保證配網系統的安全[3]。

2.4 設置無功補償系統

為保證配網系統的安全，需要嚴格控制光伏發電系統的容量，控制過程可以利用動態無功補償裝置實現要求。當前，無功補償系統已得到長足發展，在光伏發電系統中得到廣泛應用。通常情況下，在完成無功補償系統設計后，應運用模擬仿真系統測量系統的運行效果，對不符合要求的部分進行適當改進，保證電壓穩定性波動幅度在合理范圍內。

2.5 探究功率潮流變化

將光伏發電系統接入配網系統過程中，需保證配網系統不出現超限現象，以防止光伏發電系統破壞整個配網系統。由于單個光伏發電系統的輸出功率不能滿足配網的電力需求，需在配網系統中接入多個光伏發電設備，以滿足配網系統的負荷要求。然而，這些系統的加入會逐漸增加光伏發電系統的容量，引發超限現象，因而需要探究配網系統的功率潮流變化，保證配網系統的正常運行。在進行相關設計時，應運用各種建模仿真軟件模擬結果，以此探究不同數量光伏發電系統的接入對配網電壓穩定性造成的影響，使配網系統更好地運行[4]。

3 結 論

光伏發電并網會對配網系統的電壓穩定性造成一定影響。引起這些影響的因素涉及多個方面，欲保證配網系統的電壓穩定，需要對整個光伏發電系統進行合理設計，包括確定光伏發電系統容量、設置無功補償系統以及探究功率潮流變化等，最終達到使用要求。