探究光伏新能源并网对配电网的影响

探究光伏新能源并网对配电网的影响

朱海潮

（国网江苏省电力公司徐州供电公司221000）

摘要：新能源在实践中的应用越来越多，太阳能发电技术也在日益提升。并网光伏发电是太阳能发电技术的主要形式，本文阐述了并网光伏发电系统的工作原理、系统组成以及应用分类。分析了并网光伏发电系统对配电网潮流和电压分布以及配电网继电保护的影响。讨论了光伏发电系统接入的不同位置、光伏发电系统的不同容量对电力系统可能产生的影响。

关键词：光伏；新能源；并网光伏发电；电力系统

1引言

伴随着新能源的倡导使用与发展，太阳能发电技术在电力系统中的应用越来越多。太阳能发电在电力系统中的主要应用表现为并网光伏发电技术。并网发电是指电力系统采用逆变器将光伏阵列接收到的太阳能转化的直流电逆变为交流电，将逆变后的交流电直接接入公共电网。由于将逆变得来的交流电直接接入电网省去了蓄能电池，减低了维护成本!同样间接的减少了环境污染。并网发电系统配备最大功率跟踪模块，能使得光伏阵列始终工作在最大功率点。提高了电力系统的稳定性。并网光伏发电系统可以分为两种：单级式、双级式。系统是由光伏阵列、控制器、DC/AC转换等组成。为了能保证光伏系统正常工作的电压，将光伏阵列串联提升直流电压。控制光伏逆变器的并网功率来调节光伏阵列的输出功率，跟踪最大功率输出点。

2并网光伏发电系统

并网光伏发电系统可以分为单级式、双级式。

单极式并网光伏发电系统结构不复杂、所需的元器件较少。无需储能部分，成本较低，并且转换效率较高。但是，单级式并网光伏发电系统的母线直流电压不可控，必须对其进行母线电流保护；逆变器在控制并网的同时还要兼顾最大功率的跟踪，因此控制器的控制性能要求较高。双极式并网光伏发电系统是由光伏阵列、DC/DC转换器、DC/AC转换器、控制系统、逆变器等部分组成。系统用DC/DC提升光伏阵列输出的直流电压，再经过DC/AC逆变器转换为交流电直接接入电网中。

DC/DC部分实现光伏阵列的最大功率的跟踪。DC/AC部分实现直流变交流、为本地负荷供电、将多余电能输入电网等功能。双极式并网光伏发电系统无需将光伏阵列串联至高电压等级，两极之间的转换相互独立对控制器要求不高。但是，系统结构复杂，元器件较多；系统需要DC/DC和DC/AC两部分，能耗有所增加，效率不高；在双极式并网光伏发电系统中的DC/DC和DC/AC两部分，第一部分检测光伏阵列的输出电压与电流，通过调节输出电压实现跟踪最大功率点。第二部分将直流电逆变为交流电，并与电网电压的频率、相序保持一致，并且功率数接近1，提高输入电网的有功功率。

3光伏发电系统对配电网影响研究现状

3.1并网光伏发电系统对配电网潮流和电压分布的影响

应用并网光伏发电系统后，电力系统的无源放射状的网络变为有源分布的中小型网络，使得系统的拓扑结构更加复杂。主要影响表现为：

1）改变了电力系统的规划及运行方式；

2）配电系统的自动化方式及内容有了改变；

3）协调好各个分布式有源网络之间的关系；

4）对分布式有源网络的行业规范及法律进行制定；

并网光伏发电系统的应用能够提高电力系统的供电能力，但是同样伴随着一定风险。如果不综合考虑并网光伏发电系统的接入电网的位置、容量、负荷、调压方式等诸多因素，就容易导致电力系统的有功功率、无功功率等的量的变化，进而影响潮流和稳态电压的稳定性。

光伏发电系统接入配电网络后，不直接参与电压的调节，并且改变电力电子参数改变系统的无功功率与有功功率的输出。光伏发电系统是一个动态的负荷系统，在光伏发电系统的输出电压跟随系统电压变化时可以进行并网。配电系统的网络形式主要包括放射式网络、环形网络、树干式网络等。应用较广的是放射式网络，该结构具有电气连接容易、易于保护整定、方便扩容等特点。

当光伏发电系统流入一定的功率后，系统的无功功率、有功功率都有所下降，配电线路的电压下降减小了，可见光伏发电系统对该位置的功率支撑作用。如果光伏发电系统的容量继续增加，并且端电压已经达到额定值的限制，当光伏发电系统的容量继续增加时配电系统的有功功率、无功功率又会增加，此时的压降可能变为负值。甚至会出现光伏发电系统并网节点的电压超过输送端的端电压的情况。

3.2并网光伏发电系统对配电网继电保护的影响

在正常工作的电力系统中，如果突然发生配电网故障情况，须将光伏电网立即切出配电系统。防止光伏电源对电网的短路电流及继电保护的影响，保证继电保护装置的正常工作。光伏发电系统对电网的影响，取决于光伏发电接入电网的位置及容量。

3.2.1光伏发电系统的位置对于电流及继电保护的影响

光伏发电系统的接入位置可以分为上游、下游。上游是指光伏电源相对于保护的电动势的方向与节点相同；下游是指光伏电源相对于保护的电动势方向与节点相反。当光伏发电系统接入在保护的上游时，光伏电源会使得系统的保护的短路电流增大，并且越靠近故障点短路电流越大。即增大了保护的范围。但是同样会影响下一级的故障动作，使其产生误动。当光伏发电系统接入在保护的下游时，光伏电源对保护会产生一个相反方向的短路电流，此时的光伏电源对保护没有产生影响。

3.2.2光伏发电系统的容量对于电流及继电保护的影响

光伏发电系统的接入会产生一个相反方向的短路电流。产生的这个电流对上一级的保护影响不大，但是对于处在故障点与光伏电源之间的保护则会产生较大影响。产生的这个相反方向的电流会流过保护，如果光伏电源的容量足够大或者故障点过于靠近保护，则会导致保护误动作。

伴随着接入电力系统的光伏发电系统的容量不断的增加，产生的反方向的短路电流会不断增加下游的保护范围，而缩小上游的保护范,围，甚至导致保护系统失去应有的选择能力。

4总结

太阳能发电在电力系统中的主要应用表现为并网光伏发电技术。并网光伏发电系统能够将逆变得来的交流电直接接入电网省去了蓄能电池，减低了维护成本，同样间接的减少了环境污染。并网发电系统配备最大功率跟踪模块，能使得光伏阵列始终工作在最大功率点。光伏发电系统的容量继续增加，并且端电压已经达到额定值的限制，当光伏发电系统的容量继续增加时配电系统的有功功率、无功功率又会增加，此时的压降可能变为负值。甚至会出现光伏发电系统并网节点的电压超过输送端的端电压的情况，光伏发电系统的容量会与接入的位置相互作用影响着电力系统的保护动作。

参考文献

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[2]孙换春.分布式光伏发电系统接入配电网相关技术分析[J].电子技术与软件工程,2015.

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