分布式光伏发电并网系统电压稳定性研究刘春光

分布式光伏发电并网系统电压稳定性研究刘春光

刘春光

（国网江阴市供电公司214400）

摘要：本文探讨了分布式光伏发电并网系统电压的稳定性，希望能够给相关的研究者提供一定的参考依据。

关键词：分布式光伏发电；并网系统；电压稳定性；研究

这几年，分布式的光伏发电获得了较快的发展。实践证明，在配电网当中接入分布式发电，会在一定程度上影响到传统配电网保护，在选择性和灵敏性以及可靠性几方面有所体现，为了更为有效地保护配电网，需对配电网的保护机制进行研究，确保正常的配电网输电运行。

一、分布式的光伏发电具备特点

第一，外界天气会极大程度的影响到光伏发电[1]，而当天气发生变化时，发电功率也会变化剧烈，尤其是夏天多云天气。第二，因光伏发电的输出功率具有快速波动性，一旦大容量并网，那么就应借助旋转发电机工作来补偿功率调整。最后，当逐步增大并网容量之后[2]，在光伏并网系统当中，同一并网点会接入多类型并网的逆变器，致使相互干扰。与此同时，若负载同发电功率保持基本平衡，那么会显著地增加抗孤岛的检测时间，极易发生检测失败的情况[3]。

二、分布式的光伏发电给配电网带来的影响

一般情况下，分布式的光伏并网会在以下几方面给电网带来影响[4]，第一，影响局部的配网电压稳定，国内多会采用单辐射状的分布供电配电线路，没有一定的系统安全性，接入分布式光伏之后，因传输功率有一定波动性，会升高传输线各个负荷节点处电压，从而对局部的配网电压稳定产生影响[5]，难以保障电压的安全运行。第二，影响到电网频率的稳定性，有功功率平衡决定系统频率稳定，作为常规的有效电源补充，虽然小容量小规模的分布式光伏并网系统不会极大程度的影响到电网有功平衡，但是若规模较大时由于出力变化必会让系统频率发生变化，一旦有较大的波动，就会对电网频率稳定产生影响[6]。第三，为故障当中的短路电流做出贡献，一般会在配电网中接入分布式光伏，处在电网末端，一旦配电网出现短路故障，那么短路故障电流的来源即系统，但接入分布式光伏之后，那么使短路电流增加，影响到配电网当中中低压的设备。第四，影响电能质量。分布式光伏并网的逆变器多会对工频调制进行采用，极易出现谐波。此外，分布式的光伏发电有一定的波动性以及随机性，发电的出力变化会在一定程度上影响到接入地区的波形以及电网电压，一旦有较大的接入比例，那么会影响到电网频率。最后，会影响到未来的智能配电网设计和规划。由于智能电网是今后电网发展一大方向，分布式光伏消纳以及接入方式必会对智能配电网的设计以及规划产生影响。从实际来讲，接入分布式光伏之后，会增加预测配电网规划当中电力负荷的难度，与此同时，一旦受到自然条件影响，那么分布式光伏就无法将持续电力供给配电网，难以确定配电网投资和接线问题。

三、配电网中接入分布式光伏发电的保护技术

（一）过欠电压保护

若光伏发电站是小型的，一旦电网电网发生异常，那么过欠电压保护会将作用发挥出来，同相应情况相结合，作出相应停止发电时间，若光伏发电站为大型，那么为了使电网扰动能力提升，要借助低电压的穿越能力来达到目的。

为了防止操作过电压以及雷击过电压，就需对光伏发电站过电压保护进行采用，过电压有横向以及纵向两种类型。所以在展开保护的相关工作时，需遵循相应的保护原则。从实质来讲，光伏发电站有两种过电压的保护措施。第一，单级保护，一般是一次保护雷电等暂态电压，可用到气体放电管以及压敏电阻来实现保护。第二，多级保护，当逆变器的耐压水平偏低时，单级保护不能起到作用时，可用到多级保护。

（二）过欠频率的保护

若配电网接入分布式的光伏发电的频率超出了特定频率范围，在这种情况下需对过欠频率保护进行启动，在中型和大型的光伏发电站当中，系统频率的异常扰动的抵抗能力是需具备的能力。

（三）反孤岛保护

一旦外部大电网出现异常，那么就会出处于一种停电状态，在这一情形下，分布式的光伏发电依旧可供电于部分的配电系统，这可称为孤岛现象，这一现象有两种，包括非计划性以及计划性等。所谓的反孤岛保护指的是，出现孤岛现象时，断开孤岛系统以及光伏发电站的连接，消灭运行孤岛现象的条件，防止孤岛现象对用户设备造成危害。

四、保护机制

（一）将分布式光伏问题妥善解决

第一，对智能控制技术进行改进，这样可使分布式光伏系统的可控性有效提高。第二，对相应的动态无功补偿装置和燃气发电机以及储能装置以及设备进行配置，这样能够使分布式的光伏功率波动得以削弱。最后，对电力电子设备进行采用，可使脉宽调制频率得以提高，避免发生低次谐波。

（二）强化建设配电网

第一，在城区的配电网改造和建设、设计和规划当中对开环运行以及环网供电模式进行考虑，确保局部的配电网发生故障时，分布式光伏可持续并网。第二，强化配电网继电保护，快速地隔离故障，这样能够使分布式光伏安全得以保障。

（三）运用相应的辅助技术

需对预测光伏发电功率的技术进行研究，将光伏发电功率的预测模型建立起来，更好地预测分布式光伏的发电功率。另外，可对分布式风电以及分布式光伏间错峰效应进行利用，这样可使分布式能源得以充分利用。

（四）制定科学政策

制定分布式发电并网电能质量奖励政策，给予并网电能质量高的分布式光伏额外的奖励，这样能够使相关人员摒弃旧设备和旧技术，采用新设备、新技术的积极性得以调动。另外，在建设分布式光伏时要强化监督管理，展开投运测试，这样可使分布式的光伏质量得以保障。

结束语

总而言之，多种外界因素均会对分布式的光伏发电系统的电压稳定性产生影响，所以在实际中，要细致地分析影响因素，并采用有效地措施消除对并网系统的电压稳定性造成影响的因素，只有这样才能确保并网系统得以稳定、安全运行，推动分布式光伏发电的发展。

参考文献

[1]陈孟元.基于节点负载均衡的分布式光伏发电无线安全监控网络研究[J].电子测量与仪器学报,2016,30(1):92-100.

[2]叶琳浩,黄伟,张勇军等.分布式光伏发电接入对配电网谐波特性的影响[J].华南理工大学学报（自然科学版）,2016,44(4):84-90.

[3]黄碧斌,李琼慧,高菲等.高渗透率分布式光伏发电接入农村电网的成本分析[J].电力系统及其自动化学报,2017,29(6):102-106.

[4]左伟杰,马钊,周莉梅等.基于配电网电能质量健康评估策略的分布式光伏接入方法[J].电网技术,2015,39(12):3442-3448.

[5]万晓凤,杜利平,刘琦等.基于CAN和Web的分布式光伏发电监控系统设计[J].计算机工程与设计,2016,37(6):1485-1489,1566.

[6]施泉生,于文姝,谢品杰等.能源互联网背景下分布式光伏发电的经济效益研究[J].电网与清洁能源,2016,32(1):100-106.