分布式光伏接入的配电系统运行优化研究

分布式光伏接入的配电系统运行优化研究

陈燕红

（南方电网综合能源（云南）有限责任公司云南昆明650011）

摘要：随着电力行业的快速发展，配电网建设的力度也在不断增强，有效的提高了供电能力，满足了社会发展的需要。随着发电技术的不断进步，分布式光伏在配电网的建设与改造中，大量接入，对配电网的电能质量、稳定性、继电保护、配电设计以及负荷等方面产生了很大的影响。为了促进配电网建设与改造的进一步发展，需要根据不同功能区，分布式光伏的介入情况进行全面分析，了解其具体的影响和作用，以及接入过程中产生的问题等，从而采取有效的办法，不断完善配电网建设，提高供电水平，推动电力行业的进步。

关键词：分布式光伏；配电系统；优化

近几年，我国密集出台了一系列扶持光伏产业的政策，其中分布式发电被列为发展重点。分布式光伏接入配电系统后，配网由原来的辐射性单电源网络转变为双电源甚至是多电源和负荷共存的复杂网络，潮流也由单向地从变电站流向负荷转变为潮流方向和大小不再固定，电流及电压均对应发生复杂的变化。并网光伏功率的增加将给配网电压、谐波、短路电流、有功及无功潮流、电路元件的热负荷、继电保护等带来较大影响。

1分布式光伏特点

（1）现有光伏并网逆变器的控制方式主要为电压源电流控制，即输入为电压源，输出为电流源控制，通过控制输出电流以跟踪并网点电压，达到并网的目的。（2）为从太阳能电池模块获取最大能量，必须确保在任何给定时间太阳能电池模块都在最大功率点（MPP）工作，并网逆变器输出功率控制策略为最大功率点跟踪（MPPT），因此基本不具备功率调节能力。（3）已并网光伏发电系统多数为有逆流并网光伏发电系统，均为不带蓄电池的并网发电系统，不具备可调度性和备用电源的功能。（4）光伏发电具有随机性、间歇性、周期性，只能在白天发电，晚上不能发电，同时输出功率受天气影响很大，具有快速随机波动特性，尤其是在多云天气，短时间内出力变化可能大于50%。（5）无论配网发生三相还是两相短路，由分布式光伏供出的短路电流不超过其额定电流的1.5倍。

2对配电系统的影响

2.1对配网安全的影响

（1）对运行安全的影响。我国当前的配电网以中低压配电网为主，这一类的配电网又以中性点不接地系统的配电网为主，所以常常采用的是单侧的电源辐射型供电网络，这种网络情形下，分布式光伏发电一旦接入了配电网，除去最明显的多电源结构这一变化外，整个电网的潮流、短路电流的大小、流向以及分布的特征都会有相应的改变。（2）对检修安全的影响。由于分布的光伏发电大多数情况之下都是属于用户的侧式用网，所以一旦负荷与出力发生失衡，便会出现类似孤岛效应的问题。当检修人员对整个光伏发电的电路进行检查和维修时，如果没有及时发现和解决问题，便会使得电路在运行过程中，相关有效因素失效，会给整个检修工作带来较为严重的安全隐患。

2.2对配电过程的影响

在分布式光伏的接入过程中，特别是高光伏的配电网中的渗透，在多云的天气中，受到云层遮挡等情况的影响，光伏的波动性可能会加剧，电压骤降、闪变会出现，对电能质量造成很大的影响，不利于配电网的健康运行。

在高光伏渗透率的配电网中，往往会出现分布式光伏电源出力比配电网消纳能力高的情况，导致潮流逆流，造成电压过高的问题，配电网的光伏渗透率会因此降低。

在配电网建设与改造中接入分布式光伏，由于分布式光伏系统中存在大量的电子开关元件，进而会对配电网产生影响，出现谐波污染。特别是在弱配电网中，分布式光伏电源渗透率较高的情况下，谐波污染可能会发生叠加的现象，甚至出现谐振，对配电网的安全运行产生很大的威胁。

3优化分布式光伏接入配电系统的运行

3.1根据不同典型功能区建设配电系统

①当光伏的最大盈余发用比小于零的情况下，对于分布式光伏发电系统来说，完全是自发自用，逆向的潮流不会出现。②分布式光伏最大盈余法用比在0与1之间时，分布式光伏发电功率的分时段会出现系统返送的情况，但是出现的逆向潮流不会大于其最大负荷。③当分布式光伏最大盈余发用比在1和2之间时，光伏发电功率在部分时段会大量送出，出现的逆向潮流绝对值比正向潮流要大，这对于已经建成的配电网来说，如果是单辐射供电模式，往往会发生网络阻塞，改造是必须要进行的。如果是双辐射供电模式，只需局部改造即可。④当分布式光伏最大盈余法用比大于2时，光伏发电返送功率就会大大超过正常的负荷，对于已经建设的配电网来说，网络阻塞的情况就会很严重，需要大规模的进行改造，才能保证配电网的正常运行。此外，当分布式光伏接入的配电网，光伏最大盈余发用比不足1时，配电网的建设就要把用电负荷的预测值作为依据，如果大于1，就要按照分布式光伏发电的最大功率为依据建设配电网。总之，在不同的典型功能区内，要对分布式光伏最大盈余法用比进性分析，更具实际情况，采取正确的措施对配电网进行建设和改造，从而提高配电网的建设水平。

3.2做好配电系统的安全保护工作

为了解决继电保护的相关问题，不需要额外增加相关的保护设备，也不需要调整现有的保护逻辑，只需要对现有的保护定值进行一定的审核对比之后，按照相关的规定进行操作即可。但是在检修的相关问题上，便需要加强检修管理措施以及修订管理规程，加强分布式光伏电源并网配电网的安全性。经过实验和观察，分布式光伏电出现孤岛效应不可避免，因此相关不辅助措施便要发挥较大的作用。可以通过制定分布式的光伏并网配电检修管理，避免在送出线路检修过程中还要受到各种安全问题的威胁。在计量过程中，国家已经有相关的规定，但是落实过程中仍旧有亟待解决的问题，必须加强对偷电行为的打击，保护用户的合法利益。分布式光伏发电在具体落实过程中，尽管依旧有许多亟待解决的问题，但是相较于传统的发电方式，该方式有许多不可替代的优点，在发展过程中，各种有效的方式也证明研究的方式有一定的可行度。

3.3做好新能源并网的发展

新能源大规模并网的发展，势必会造成对电网运行最大的冲击，新能源的大力推广利用，将要求电力系统对电网规划作充分地容量设计，合理配置新能源并网裕度。未来能源发展的日新月异，新模式下电力系统将具备足够的能力，改变传统供电模式，实现传统发电能源转变为备用的可能，把更大的发电空间预留给绿色新能源的风电和光伏等，从而实现电力系统与绿色电源相结合的供电新模式，同时基于节点电源的潮流分布计算是未来电网系统参数分布准确性的保障，未来的光伏发电系统并网，实现仿真算例和配电网系统相结合是提高理论可靠性的保证。

综上所述，大量光伏电站的接入，不可避免地会对传统电网的潮流分布、安全稳定、继电保护、规划设计、调度运行、电能质量等多方面产生影响，对电网智能化提出更高的要求。对于分布式光伏发电并网点的确定、电能质量、有功/无功控制、安全、保护和通信等方面要有统一的标准要求，才能保证分布式光伏发电的规范化发展，从而保证配电系统的安全可靠供电。

参考文献：

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[3]毛彦力，朴在林，胡博，杨伟奇.分布式光伏发电并网对配电网电压分布影响的研究[J].中国农机化学报，2015，36（06）：244-247+252.