分布式光伏发电与主动配电网的协调发展杨德祥

分布式光伏发电与主动配电网的协调发展杨德祥

杨德祥陈树程洁

国网重庆市电力公司南岸供电分公司400000

摘要：在能源紧缺和环境恶劣的双重压力下，以太阳能为首的新能源得到了广泛地普及和应用。其中，分布式光伏发电成为了新型可再生能源开发利用的关键途径。它的接入，对配电网的安全稳定产生了威胁，对此，通过采用限制分布式光伏发电的接入容量，对其接入实施较为严格的方法来保证配电网的安全运行。近年来，在国内外的学术和工程应用技术研究上，主动配电网已经成为了重点研究讨论对象，它作为提升电力系统智能化水平的手段，除了能够为分布式光伏发电创造广阔的空间，更为传统配电网的变革和突破发挥重要的作用。

关键词：分布式光伏发电；接入；主动配电网；协调发展

一、主动配电网的定义

主动配电网被定义为能够综合控制多个分布式电源、负荷、储能装置的全新配电网络，其具体工作为应用灵活性较强的网络拓扑控制系统，在确保分布式资源在适当监管环境与准入协议下为配电系统提供稳定的基础支持。主动配电网的理念主要呈现在规划、控制、管理等主动性以及感知的全面性上。主动配电网被视为智能配电系统，近年来广泛应用在社区与厂区等领域，对进一步提升电力系统的调度控制发挥着重要的作用。实际上，主动配电网的核心技术涉及到电力系统、电力电子、网络通讯等多个领域。

二、分布式光伏发电对主动配电网的影响

2.1配电网规划问题

配电系统的规划，主要通过一定时间和空间内配点负荷进行预测，以判断最佳的系统建设方案，满足负荷增长和稳定供电的条件，最后通过确定最优变电站布点布局和网络接线方式，安排合理的投资水平、投资时间，降低整个配电系统成本和运营成本。近年来随着分布式光伏发电的发展，主要配电系统中最优配电网方案的规划和选择，都需要考虑它带来的影响：a.提高规划区内电力负荷预测的难度；b.规划区内用户DG安装点难以确定；c.虽DG减少或推迟影响配电系统投资建设，但DG位置和规模不合理可能会导致配电网内某设备利用率的降低，增加网损和维持电力公司经济效益的可能。

2.2谐波问题

基于电力电子技术的、逆变器接入的分布式电源，电压调节和控制方式都与常规方式有很大不同。其开关器件的频繁和开关频率附近的谐波分量可能会对电网造成污染。另外，逆变器运行过程中，在参数不均衡、出发脉冲不对称的情况下，出现直流电流入配电变压器的问题，造成变压器的直流偏磁引起功率因数恶化、异常发热和波形畸变。在光伏并网发电系统中，必须对工作状态下配电系统中谐波进行测量分析与抑制。

2.3电压波动与闪变问题

电压降落与系统参数有关，在电阻性配电网中，供电过程中有功波动会影响各点的电压情况。光伏发电的电能输出会受天气变化影响，多云、阴天等天气，发电功率会出现剧烈波动或稳定相差等变化。当发电功率的最大变化率超过10%时，光伏发电功率的随机性可能会造成供电电网电压的波动和闪变，这种电压问题会直接影响到用户的用电设备安全。

1.4继电保护问题

传统配电网络的保护设计多是在主馈线安装自动重合闸装置，变电站处安装反向过电流断路器，支路安装设熔断器。对单电源、放射状的供电网络中发生的瞬时故障进行防控。当分布式电源接入后，电源自身故障会对整个供电系统的运行和保护都产生影响，此时的配电网已经变化成为多电源结构，发生短路电流的变化。继电保护的工作行为则会受到光伏发电系统的影响，尤其是基于断路器的三段式电流保护，影响最为严重。

三、协调发展的方式以及意义

3.1协调发展的方式

3.1.1政策支持。二者的协调与统一的关系需要政府相关政策的支持，不同地区根据地区特点结合当地政策法规，在政府支持下，在项目的准备阶段充分考虑到技术难点。扬长避短，依据地方特色和气候特征，制定可持续发展的分布式光伏发电和主动配电网的规划方案，并在建设工程中不断的探索和攻克技术难点。

目前，分布式光伏发电与主动配电网主要有三种存在形式：一种存在于较为偏远，贫困落后的山区，技术难点在于解决电压合理分布，保证家家有电；另一种在城镇，由于人口密度较大，用电多集中在某一时段的高峰期，如何在用电的瞬间高峰仍能保证电压的稳定性和持续性是城镇用电的关键；还有一种则是工业区，需要借助分布式光伏发电大规模开发，重点解决远程调动等技术。

3.1.2技术水平提高。分布式光伏发电的不断普及，仅仅使用技术规范约束分布式光伏发电的弊端日渐凸显。介入主动配电网与分布式光伏发电的有效结合，可以在技术层面，彻底解决分布式光伏发电种种弊端，使得分布式光伏发电的宽限接入成为可能，从而大大推进了分布式光伏发电的发展速度。

3.1.3实验示范。实践是检验真理的唯一标准，借助试验，对分布式光伏发电和主动配电网的技术参数不断比对校准。不仅可以在技术水平上不断完善，还可以结合实际情况进行改良，使之应用到不同领域，服务于更多的产业。

3.2协调发展的意义

陈旧的电力程序作为综合性较强、较为复杂的电力系统代表，一直以来沿袭着统一分配的建筑规划和使用分配形式，对涉及到电线、设施、用户统一的管理方式确保电力程序的高质稳定。与传统的电力程序相对照，分布式光伏电力的灵活多变性优势较为突出，但是，若将分布式光伏发电当作“不合格发电”严格控制它的使用，过多的限制发布式光伏发电在各个领域中的使用条件，导致其无法运用到人们的生产生活中去，制约了分布式光伏发电技术的发展范围。所以，分布式光伏发电与主动配电网是相辅相成，相互制约，共同发展的关系。

四、光伏发电系统控制技术发展

4.1光伏发电产业的发展

光伏发电技术成本的降低对于国内光伏发电产业的发展和壮大提供了重要的作用，对于实现国内光伏市场与国际市场接轨上有着很大的意义。但是与发达国家的光伏产业相比，我国的光伏发电技术及光伏发电产业还需要进行一系列的准备工作：1）逆变器是光伏发电系统中一个核心部件，只有提高逆变器的性能指标，才能从根本上提高我国光伏产业的发展。2）进一步优化光伏组件生产工艺，提高光伏组件转换效率，从而降低组件价格，推动光伏产业发展。3）设计的光伏发电设备和组件，应当针对我国的建筑特点进行一个结构改进，更贴合我国的建筑模式外观。4）国家和政府应对于这个产业出台一系列扶持政策。

4.2光伏发电系统控制技术的发展

目前光伏发电技术系统在国内已经取得了很大的成就，但仍存在着一系列技术难题，还需从这几个方面来进行一个深入的研究发展：光伏组件转换效率提高和安装方式优化设计；逆变器容配比设计；串并联方案优化；并网方式及政策改进等。

五、结语

介入主动配电网技术，可以实现分布式光伏发电的宽限接入，使其运用到偏远山区，人口较为密集的城镇地区和工业区，有针对性的解决不同地区的不同用电需求，发挥更大的作用和价值。是主动配电网技术的研究重点、热点和未来发展趋势，不断促进分布式光伏发电和主动配电网相辅相成，相互制约，共同发展的关系，应寻求政府政策支持，技术规范和反复实验示范基础上，融合两种技术的优势，科学有效的设计发展方向。

参考文献：

[1]邱碧丹，陈灵根.主动配电网中分布式光伏发电的优化配置研究[J].水电能源科学，2016，05（08）：209-213.

[2]分布式光伏发电如何与配电网协调发展[A].中小型风能设备与应用（2016年第2期总第22期）[C].2016：3.

作者介绍：

姓名：杨德祥（1990.03.04），性别：男，籍贯：湖北，民族：汉，学历：研究生，职称：电力工程师，单位：国网重庆市电力公司南岸供电分公司.