分布式光伏發電對配電網電壓的影響及電壓越限的解決方法探討

陳濤 高紅 董秦川

1. 新疆康普建設投資（集團）有限公司 新疆 烏魯木齊 830001

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1 分布式光伏發電對配電網電壓的影響

1.1 接入單個分布式光伏發電

1.1.1 接入光伏發電前。假設有、無功功率流向負載方向為正，反向為負，且將線路損耗忽略，則第m個用戶與前一個用戶在接入光伏發電前的壓降△Um=Um-Um-1。由于被用戶消耗的有、無功功率Pn和Qn都比0大，則低壓線路上的壓降都比0大，說明間隔初始點越遠，低壓線路上電壓的值越低[1]。

1.1.2 接入光伏發電后。如果用戶在光伏接入點前，則p＞m＞0。因為居民用電的功率因數高且低壓線路電抗低，說明無功功率基本不起作用，則簡化Um的函數式發現，接入光伏發電可提升低壓線路的電壓，且光伏發電的出力、接入位置、用戶負荷和線路參數影響著電壓的漲幅。

1.1.3 算例。以低壓線路負荷分布情況為例，并結合參數計算接入單個光伏發電后低壓線路的電壓在不同負荷、線路參數、接入位置和光伏發電出力時的變化。

計算得出以下結論：第一，如果增加光伏發電的出力，則低壓線路電壓的增幅比接入光伏發電前更大，并存在逐漸下降、先降后升再降、先升后降三種變化趨勢，且0.065MW為用戶4的最大接入光伏發電容量；第二，如果接入相同容量的光伏發電的位置不同，則其會對電壓產生不同的影響，且當接入位置與低壓線路的尾端越接近時，電壓的漲幅越大；第三，當接入一定容量的光伏發電后，低壓線路參數會對電壓的漲幅產生影響，且線路的長度與導線的截面呈負相關，與電壓的漲幅呈正相關；第四，當接入一定容量的光伏發電后，低壓線路的負荷會對電壓的漲幅產生影響，且兩者呈負相關。

1.2 接入多個光伏發電

如果低壓線路上多個用戶安裝了屋頂分布式光伏發電，則未安裝用戶的光伏發電容量計為0。以低壓線路負荷分布為例，并參考單個光伏發電接入算例的基本條件。假設所有用戶都安裝了屋頂光伏發電，且采用了相同的接入光伏容量，則計算結果顯示：與平均分散接入相比，在線路尾端集中接入時電壓的漲幅更高，且比在線路初始端集中接入時電壓的漲幅更高[2]。

2 配電網電壓越限的解決方法

2.1 接入單個光伏發電

方案一：在接入點安裝補償電抗器，可使低壓線路上全部用戶的電壓都在電壓偏差范圍內。

方案二：在分布式光伏發電并網中，通過安裝電壓源并網的逆變器，可按照并網點的電壓對無功出力進行調節，以實現對并網點電壓的控制，從而有效解決配電網存在的電壓越限現象。

方案三：儲能裝置可對光伏發電的剩余電能進行吸收，并在陰雨天或晚上發出電能，從而解決了配電網因接入單個分布式光伏發電而出現的電壓越限現象。

在安裝儲能裝置前，用戶4在接入光伏發電后9-17h的電壓＞1.06pu。在安裝了儲能裝置后，同一時間段內光伏發電的出力穩定在0.05MW處，且蓄電池吸收了剩余的出力，用于光伏不發電時使用。可見，該低壓線路上每一點在一天內的電壓都滿足規定。

2.2 接入多個光伏發電

在接入多個分布式光伏發電后，如果配電網出現電壓越限現象，則可采取以下解決方案：

方案一：在電壓線路的尾端安裝補償電抗器，可使整條線路上的電壓滿足國標規定。

方案二：將中央控制器安裝在低壓線路上，用于采集全部用戶的電壓，然后按照電壓控制目標求解得到每一戶逆變器吸收的目標無功功率，最后再反饋給每一戶的逆變器實施。假設每一點電壓控制目標為1.0pu，則需要吸收較大的無功容量，可按斜率增加控制線路的電壓，但要按標準規定的最高電壓控制最后一點的電壓及保證每一戶逆變器無功功率吸收量的平均值相等。

方案三：安裝儲能裝置。

在安裝儲能裝置前，用戶8處出現最高電壓，且其在接入光伏發電后9-17h的電壓＞1.06pu，故要求該時間段內每一個光伏發電的出力控制在5kW，電能共儲存34kW·h及其主要用于晚高峰無光伏出力時段使用。整條線路上每一點的電壓在一天內都滿足規定[3]。

3 結束語

本文探究了分布式光伏發電對配電網電壓的影響，并針對配電網電壓越限的現象提出了幾種解決方案，目的是為了促進我國分布式光伏發電事業的快速發展，以解決當前我國面臨的環境污染和能源危機問題。