分布式光伏發電系統在配電網中接入方式研究

江西通力電業發展有限公司 周錦龍

1 引言

分布式光伏發電系統較為復雜，需要對光伏發電接入對配電網的影響進行明確，并且采取相應的解決措施，使配電網能夠順利地完成發電。同時，需要注重分布式光伏發電接入系統的設計，使系統具有穩定地的解決條件，對系統的輸電損耗進行控制，進而降低接入方式對光伏發電系統的負面影響。

2 分布式光伏發電系統的組成

2.1 系統組成

分布式光伏發電系統的組成較為復雜，由光伏組件、逆變器、輸配電系統等部分組成，同時需要具備相應的保護電路，提高系統對故障的應對能力，使系統能夠穩定地運行。光伏發電系統的類型較多，包括集中型、分散型等。對于集中型，一般應用于大型發電系統中，使電流能夠匯聚于低壓母線上，同時采用變壓器對電壓進行調節，使系統具有完善的運行狀態。

對于分散型，主要應用于功率較小的情況，對光伏組件具有較高的要求，需要采用逆變形式對電流進行升壓，使配電網能夠正常進行供電。光伏發電系統需要具有完善的組成形式，需要確保系統各個部分能夠穩定工作，避免出現接入點繁雜的情況，保障配電網電壓控制的有效性，使其能夠保持良好的工作狀態[1]。

2.2 并網方式

分布式光伏發電系統需要注重并網方式的選擇，使配電網能夠更好地進行接入，提高配電網的接入狀態，保障并網方式的合理性。常見的并網方式主要分為以下三種：

第一，自發自用并網。使配網能夠處于離線運行的狀態，對蓄電池結構具有較高的要求，需要采用蓄電池對多余的電量進行存儲，提高電能的利用率，進而保障光伏發電的效率。

第二，全部上網并網。將電能在配電側進行轉化，接著輸送到用戶側，使電能能夠貫通整個供電網絡，可用于規模的供電狀況。

第三，余電供電并網。將部分電量由發電農戶進行使用，剩余電量輸送到配電網中，可以使供電過程形成一定的優先級，使輸配電網絡輸電形式更加的完善，進而使輸電效率得到增強。

2.3 逆變器

逆變器是光伏發電的重要組成部分，需要合理對逆變器進行應用，使直流點能夠轉化為交流電，保障電流能夠順利地輸送到配電網中。光伏組件產生的電流具有不規則的特點，需要對電流進行處理，并且建立完善的升壓條件，以此來保障配電網電壓的穩定性，建立完善的輸電狀況。為了保障配電網的輸電效果，需要注重逆變橋式電路的應用，使直流電壓能夠得到等效轉換，使交流電壓供應環境更加的穩定。同時，逆變器還有控制電網發電狀態的作用，對電網中的電壓、電流進行檢測，一旦出現異常輸電情況，將會立即產生報警反饋，使光伏發電系統具有穩定的運行條件。另外，逆變器可以對電路起到隔離作用，避免直流側與交流側直接接觸，對配電網形成有效的電氣隔離，提高配電網輸電的安全性。

3 分布式光伏發電接入對配電網的影響

3.1 對配電網電壓的影響

光伏電源接入配電網后，會引起接入點電壓的升高，使電壓產生較大的波動，影響電壓的穩定性。因而，需要對配電網電壓的影響進行探究，便于建立完善的供電關系。其影響主要體現如下：一方面會導致發電容量的增大，導致電壓控制難度增加，同時會伴隨著電壓不穩的情況，需要加強對電壓的控制，使電壓處于穩定的狀態。

另一方面，會造成接入量的減小，致使低壓側與配電網無法形成穩定的供應關系，導致電壓容易受到光照強度的影響。另外，還會受到光伏發電自身特性的影響，隨著時間的變化，光照強度將會產生一定的變化，發電時間一般在7:00～17:00，光照強度先增加、后減小，而且發電功率與光照強度成正比，進而影響到輸電電壓的穩定性，無法建立完善的輸電狀態[2]。

3.2 對配電網短路電流的影響

在配電網發電故障后，將會產生短路電流，對光伏系統具有較大的威脅，導致系統無法穩定地運行。而且，光伏發電接入將會對短路電流造成影響，導致短路的危害增加，具體影響如下：一方面會造成短路電流的激增，增加配電網中元件的損耗，一旦損耗程度過大，配電網將無法正常工作，需要立即投入到維護狀態，影響正常供電過程的進行。

另一方面，受到短路電流的影響，配電網的電能轉化效率將下降，導致輸電功率出現失衡的現象，影響電氣元件的正常工作。在短路電流的作用下，對逆變器的影響較為嚴重，電子器件損害將會加劇。為此，需要做好短路電流的應對工作，對逆變器采取保護措施，降低短路電流對逆變器的影響。

3.3 直流注入

分布式光伏發電接入后，將會產生直流注入現象，對配電網具有較大的危害，需要對直流注入問題引起重視。直流注入主要危害如下：

第一，會對變壓設備造成影響，導致勵磁電流急劇增加，使變壓器無法穩定的工作。

第二，會導致變壓器硅鋼片的形狀發生改變，造成變壓器內部磁場不穩定的情況，并且會產生較大的噪聲，致使變壓器存在運行故障。

第三，會引起用戶側電流出現不對稱的現象，導致電氣設備出現損壞，因而需要對直流注入的大小進行限制，構建完善的直流注入條件。光伏發電系統的安裝較為簡單并且維護方便，主要采用非隔離型光伏發電系統，容易受到并網系統工作效率的影響，需要做好并網系統研究工作，對直流注入過程進行控制，保障配電網能夠穩定地運行。

4 分布式光伏發電接入的應對措施

4.1 配電網電壓應對措施

為了降低配電網電壓的影響，需要做好電壓的越限處理工作，建立完善的電壓應對措施，使光伏發電系統能夠正常工作。為了應對電壓波動狀況，需要注重電壓調節器的使用，使配電網電壓能夠得到充分的調節，提高電壓的處理效果，使電壓波動的影響能夠得到充分的抑制。在電壓控制過程中，需要做好相關信息的采集工作，對電壓波動的時間段進行調查，進而得出具有針對性的控制手段，使配電網電壓的處理更加的有效。

此外，還可以采用光伏電源運行方式進行配電網電壓控制，使電壓越限問題能夠得到有效解決。隨著時間的變化，光伏電壓處于變化的狀況，為了提高配電網電壓的穩定性，需要對光伏電源的接入電壓進行控制，保障光伏電源具有穩定的電壓輸出，提高配電網電壓的質量[3]。

4.2 配電網短路電流應對措施

短路電流對配電網的影響較大，需要對短路電流進行限制，并且做好電網的保護工作，提高短路電流的控制效果。在光伏發電配電網中，短路電流通常為額定電流的2～4倍，持續時間為1.2～5.0ms，會在極短的時間內對配電網造成危害，因而對應對措施具有嚴格的要求。在應對方法方面，主要采用以下兩種應對方式：

第一，對短路電流進行限制，防止配電網中的電流出現激增，降低短路電流對電氣元件的損傷。逆變器的過載能力較低，對短路電流進行控制非常重要，是降低逆變器損耗的有效方法。

第二，需要為配電網增加保護元件。當配電網發生短路電流達到限定值時，對電網及時進行切斷，進而對逆變器形成有效地保護，提高逆變器的保護效果，使逆變器具有良好的運行條件。

4.3 直流注入應對措施

直流注入對變壓設備的影響較大，需要對直流注入采取應對措施，使變壓設備能夠穩定地工作。直流注入的應對措施如下：一方面可以采用電容隔離的方式，對直流分量產生屏蔽作用，降低直流信號對配電網的影響。電容隔離應采用半橋逆變電路進行實現，構建平衡的電壓條件，抑制直流分量的產生，使直流注入問題能夠得到有效解決，充分發揮電容的隔絕直流作用。

另一方面，可以采用檢測補償的方式，對并網電流的直流分量進行補償，提高對直流分量的抑制效果，構建完善的直流應對條件。在使用該方法時，需要對直流分量進行精確測量，保證直流分量能夠得到精準地抵消，進而對直流分量進行控制，防止直流分量注入到配電網中，使配電網具有良好的運行狀態。

5 分布式光伏發電接入系統設計

5.1 接入方式

接入方式對于分布式光伏發電系統非常重要，需要構建完善的接入條件，保障配電網能夠穩定地工作。在接入方式方面，主要分為上網和離網兩種形式。離網方式具有自發自用的特性，使配電網能夠進行有效地接入，保障配電網的工作狀態。對于上網方式，可以使配電網處于并網運行狀態，有助于電能轉化過程的進行，使接入方式更加的可靠。在分布式光伏發電過程中，用戶輸送電能會有一定的剩余，需要將剩余電量重新分配到配電網中，使配電網具有豐富的接入形式，使光伏發電接入系統的設計更加的完善[4]。

5.2 電壓等級接入

5.2.1 接入余量上網模式

余量上網模式是重要的接入方式，可以起到節約電能的作用。在供電過程中，可以將對發電余量進行控制，提高供電效果的自發自用能力，使電能處于完善的發電狀態，防止電能產生余量浪費。采用余量上網模式時，需要按照電壓等級進行接入，當裝機容量在8kW 以上時，需要采用三相380V 接入方式；當裝機容量低于8kW 時，需要采用單相220V 接入方式。在接線過程中，用戶進線應與配電網絡建立連接，并且為發電系統配置專門的電纜線，使余量上網模式能夠單獨發電，提高余量上網模式的應用效果。

5.2.2 離網全部自用模式

光伏發電存在脫離電網的情況，為了保障負荷的持續性，需要采用離網全部自用模式，使配電網能夠建立完善連接。在使用離網自用模式時，需要加裝防逆流裝置，防止引起導送電能的問題，使電能能夠穩定地進行工作，建立完善的并網自用效果。離網自用模式的應用成本較低，適用于用電高峰的情況，可以保證用戶用電的充足，使光伏發電系統呈現良好的發電狀態。離網自用模式適用于300kW以下的輸電環境，可以將配電網絡應用于企業生產中，使供電網絡更加的穩定，進而保障光伏發電的效率。

5.3 技術要求

在接入過程中，需要對接入方式進行選擇，建立完善的并網接入形式，提高接入方案的可靠性。首先，需要做好接入系統導線截面的選擇，使線路能夠更好地投入使用，提高導線對配電網的適應性。以35kW 并網配電網為例，架空導線一般選擇雙分裂導線，電纜選擇單芯電纜，可以保障導線能夠穩定地輸電，提高配電網對電流的承載力。其次，接入方案需要符合技術要求，需要結合有功功率的功率因素，功率因素應＞0.95，有功功率應達到額定功率的50%以上，進而保障接入方案的合理性。最后，接入方案需要符合電壓等級的要求，對母線采用分段接線的方式，并且需要注重保護裝置的應用，使光伏發電系統能夠更好地投入使用，使其能夠符合技術要求。

5.4 二次設計

5.4.1 線路保護

線路保護對于接入系統二次設計非常重要，需要對線路采取全面保護措施，使配電網能夠安全運行。為了提高線路的保護效果，需要在公共連接點處設置保護器。通過這種方式，當配電網發生短路時，可以及時對線路進行切斷，降低短路電流對配電網的影響，提高光伏發電系統運行的穩定性。同時，保護器可以解決配電網的過載問題，降低配電網發生異常故障的風險，使線路的運行更加的穩定，營造良好的線路運行基礎。為了對配電網中的電流進行控制，還需要注重過流保護裝置的使用，對配電網進行全面地過流保護，提高線路的保護效果。在保護裝置的作用下，可以對故障線路及時進行切斷，使線路故障能夠得到迅速處理，降低故障對配電網的影響[5]。

5.4.2 母線保護

分布式光伏發電系統中存在著母線線路，一旦母線出現問題，將會對配電網的整體造成影響，需要建立完善的母線保護措施。母線一般具有專門的保護裝置，使母線與配電網能夠建立穩定的連接，保障母線能夠正常工作。母線對于配電網較為重要，需要注重綜合自動化測控裝置的應用，對母線進行全面地保護。通過測控裝置，可以對母線的運行狀態進行有效監控，使保護措施更加的嚴格，提高保護方式的實時性，提高母線保護措施的執行效果。在母線保護方面，需要采取主動保護原則，使母線能夠處于安全的輸電狀態，同時保障母線具有良好的重合閘功能，提高母線通斷的控制能力，對母線實施有效地保護。

5.4.3 孤島檢測

光伏發電逆變器需要具有孤島檢測的功能，應對配電網中的孤島效應，提高配電網保護能力。逆變器發生故障的概率較大，需要對孤島效應引起重視，一旦檢測出孤島現象，需要將逆變器及時進行斷開，使配電網能夠得到有效的隔離。在保護裝置方面，通常采用繼電保護裝置，可以迅速地對線路實施隔離，在電路保護方面具有重要應用。當線路中的電壓幅值超出限定值時，保護器將會對故障線路及時進行控制，使孤島效應得到及時解決。在孤島故障中存在著電壓異常的情況，需要做好配電網電壓的控制工作，使配電網具有完善的工作狀態，進而降低孤島效應對光伏發電系統的影響。

5.5 電氣設備選擇

5.5.1 動力及照明

為了使分布式光伏發電系統易于維護，需要做好動力及照明設備的選擇工作，使配電網能夠得到完善地管理。一方面需要為配電網增加通風設施，提高供電系統環境的散熱能力，降低溫度對輸電線路的影響，使輸電方式更加的完善。另一方面，需要做好照明設備的安全，需要采用節能化的照明形式，提高照明結構的合理性。照明系統采用雙控開關進行設計，使照明設備的控制更加的方便，構建完善的照明環境。動力及照明采用三相五線制系統，供電均來自站內用電，使電能能夠得到充分地利用。實現良好的動力照明效果。

5.5.2 防雷接地

分布式光伏發電系統需要做好防雷接地工作，降低配電網遭受雷擊的風險，提高電網對雷電的防護能力。為了對配電網進行防雷保護，需要在附近安裝避雷針，使雷電能夠得到及時引流，對配電網形成有效地保護。為了形成完善的防雷體系，需要做好建立完善的接地措施，采用熱鍍鋅扁鋼進行接地，同時與地下主接地網相連。接地電阻需要控制在4Ω 以內，使接地系統能夠更加穩定地運行，保障接地保護措施的有效性。另外，需要做好接地裝置的防銹工作，防止銹蝕現象使接地電阻增加，導致避雷裝置失去防雷作用，影響防雷裝置的正常運行。

6 結語

綜上所述，接入方式對配電網具有較大的影響，需要做好光伏發電接入系統的設計工作，建立完善的接入環境，使配電網能夠穩定地運行。光伏接入系統容易受到電壓波動的影響，將會導致電網的損耗加大，不利于光伏發電過程的進行。因此，需要合理地對光伏發電系統進行設計，使配電網絡能夠穩定地組成，保障電網運行的可靠性。