分布式光伏發電接入農村配電網的思考

鄭中麗

摘要：光伏發電從本質上講是可持續的電能生產方式之一，其發電原理為：利用光生伏特效應（半導體材料）將太陽能直接轉化為電能，從而滿足用電需求和供電需求，將電能輸送到電網。分布式光伏發電并網一般指利用接入低壓配電網的方式進行光伏發電，具有靈活環保的特點，但其潮流分布和拓撲結構會影響配網電能質量、電能調度。可見，深入研究分布式光伏發電接入方式是非常必要且重要的。

關鍵詞：分布式光伏發電;農村;配電網

引言

我國建筑屋頂資源豐富，開發建設屋頂分布式光伏潛力巨大。同時，由于建筑屋頂分布廣泛、資源分散、單體規模小、開發建設協調工作量大，一定程度上制約了屋頂分布式光伏發電大規模發展。目前，部分省份已啟動了整縣推進光伏發電的相關工作，未來農村地區分布式光伏發展大有空間，高滲透率的光伏電站接入將會對農村配電網產生巨大的影響。“碳達峰、碳中和”是未來我國的中長期能源目標，分布式光伏發電的發展必將推動該目標的更好實現，農村地區也必將成為分布式光伏建設的主戰場。如何在整縣推進過程中積極引導農村地區分布式光伏產業健康發展，同時保證農村配電網安全、可靠運行值得我們認真思考。

1分布式光伏發電系統的結構

分布式光伏發電一般采用就近選址原則減小光伏發電單元到負荷之間的距離，將光伏板安裝于距離負荷較近的配電網上。光伏發電具有較強的靈活性和較好的經濟性，光伏發電設備安裝簡單，省時省力。圖1展示了光伏發電單元的主要結構。光伏發電單元是由光伏陣列、直流控制器、逆變器和儲能裝置等有效連接組成的整體系統。光伏電池板是將太陽能轉化為電能的關鍵設備，是整個系統的核心設備。直流控制系統和逆變器主要起電流控制的作用，它將光伏板發出的直流電轉換成交流電再上網給負荷供電。儲能系統能夠將一定限量的電能儲存起來。

2分布式光伏下的配電網問題

電能質量問題（1）光伏發電具有隨機性與波動性，受氣候變化、晝夜變化等因素影響大，高滲透率的光伏發電啟動與停止將對配電網電壓幅值、頻率等產生影響，造成配電網電壓閃變。（2）分布式光伏發電的配電網接入位置和容量適宜，能有效提高配電網用戶電壓合格率，但是受限于現實條件和高滲透率分布式光伏配電網規劃的復雜程度，其接入位置與容量往往不是特別理想，同時區域內的分布式光伏還會互相影響，這不僅會導致無法抑制配電網的電壓波動，還會導致部分負荷節點電壓超出規定值，造成配電網中設備損傷。配電網網絡損耗損高滲透率分布式光伏下的配電網中，潮流分布發生變化，配電網網絡損耗將隨著分布式光伏發電接入位置、接入容量不同而發生變化。繼電保護問題高滲透率光伏發電會改變配電網中的潮流分布，將改變傳統輻射狀配電網結構，對原有的繼電保護策略造成影響。其主要影響包括：一是潮流方向發生變化，導致配電網中的方向性元件產生判斷錯誤;二是配電網發生故障時，如果不能及時切除分布式光伏電源，那么將對故障分量產生影響，影響繼電保護范圍;三是故障后通過自動重合閘消除非永久性故障，如果沒有切除分布式光伏電源，就會導致電弧重燃，不僅會造成故障無法切除，還會危及配電網安全，降低配電網供電可靠性。

3解決措施

3.1阻止電壓越限

在長期的發展之后，光伏發電技術得到了更為廣泛的利用，電力公司也因此獲得了相應的經濟利益。然而，在該項技術的實際應用過程中還必須對光伏發電展開更為合理的管控。應該在計算其運行功率時采用移動平均的計算方式。不過，通過和初識發電功率比較可知，在使用該計算方式展開計算時會出現顯著的縮減情況。通過對光伏系統曲線與構架展開分析，能夠計算出系統的總功率，同時通過計算子系統，能夠得出各個時段的功率。由此可見，該計算方式適用于光伏系統的實際運行。同時，使用滑窗方法展開計算還能夠得到更加準確的數據。

3.2明確分布式光伏發電“先接入，后改造”條件

根據電網實際估算典型低壓臺區可接入容量。為避免影響電力系統安全穩定運行，達到臺區可接納極限后，暫停該臺區分布式光伏發電接入，先接入鄰近臺區，并立即啟動改造流程，待改造評估安全后方可接入。

3.3構建儲能發電體系

從發電系統整體運行的角度而言，分布式光伏發電整合了體系中的不同部分，通過儲能構件的運行實現電力的輸送。同時，光伏發電系統也需要相關配套設備的支持，后者是儲能發電系統中的主要組成部分。對于控制和調節電壓而言，起到主導作用的是變流器。變流器一方面能夠將電壓波動控制在規定的限度你，另一方面也能夠根據不同時段的需要穩定系統電壓。對于直流側架構而言，諧波的產生會受到電壓的管控，從而為交流的穩定提供保障。由此可見，在分布式光伏發電系統接入的情況下，必須配置交流裝置，特別是在電源模式下更是如此，在充放電的情況下也能夠有效管治負載。

3.5加快農網升級改造主動適應分布式光伏發電接入

加快農村電網升級改造步伐，主動適應分布式光伏發電接入。政府、電網公司需配套出臺相應的工程項目支撐，配合“雙碳”目標，既促進分布式電源接入，又保證電網的安全穩定運行。

結束語

本文分析了在接入分布式光伏發電系統之后，配電網電壓的波動情況，以此提出了防止電壓越限的合理方法。同時，研究了體系構架和配電網電壓的變化幅度情況，以此制定了改善儲能發電系統運行的方法。通過上述分析可知，影響中國目前配電網電壓的主要因素是節點配網構架和不同時段的電壓值，因此為了能夠更加有效地對配電網電壓展開控制和調節，科研人員還應該對相關影響因素展開分析，為中國光伏發電系統的應用奠定基礎。

參考文獻

[1]劉銳杰.分布式光伏發電的現狀分析及技術改進措施[J].化學工程與裝備，2019（12）：188+181.

[2]朱海東.分布式光伏發電經濟效益的思考[J].時代金融，2018（08）：284+290.

[3]張馳.我國分布式光伏發電現狀探究[J].科技風，2018（08）：141-142.