浅析分布式光伏发电对配电网电压的影响

浅析分布式光伏发电对配电网电压的影响

郭恒 郭晓亮 尤彭波

河南安彩高科股份有限公司 河南安阳 455000

摘要：如今，随着社会的不断发展，一次能源的储备越来越少，所造成的环境问题也越来越严重，因此开发如太阳能等清洁能源变得越来越重要。在几种利用太阳能的方式中，太阳能通过分布式结构并网进行发电的方式被利用的最为广泛。由于太阳能自身的间歇性、随机性等特点，并入配电网后将对配网的电能质量及稳定性造成很大的影响，且随着光伏在配电网中渗透率的提高，传统配电网潮流会出现变化，甚至产生反向潮流，导致配电网末端电压抬升，严重的情况下甚至会造成系统失去稳定，因此，分布式光伏接入配网对电压的影响的研究尤为重要。

关键词：分布式光伏发电；配电网；电压；影响

1分布式光伏发电并网系统

1.1光伏发电系统组成

光伏发电系统组成部分主要为汇流器、光伏电池板、蓄电池以及逆变器，通常情况下，单块电池板并不能将电流、电压直接提供至逆变器，无法让用户得到380/220V交流电，因此，通常采用串并联方式连接光伏电池板，利用汇流器汇总光伏电池板发出电能，让逆变器得到充足电能供给。与此同时，受运行时间的延长，输出功率稳定性可能会受到影响，因此，需要将储能设备应用在光伏发电系统中，如电网、蓄电池，如果光伏电池输出功率相对较高，那么利用蓄电池可以储存多余能量，并在电网输送。

1.2分布式光伏发电系统结构

1.2.1独立发电系统

独立发电系统具有运行独立性，一般情况下，该系统可以对边缘地区供电，让医院冷藏系统、家电照明系统、供水系统等系统设备得到有效运行，独立光伏发电系统的应用可以让边远地区一直存在的供电问题得到有效解决，但就目前来看，如果环境温度发生变化、光照强度发生改变，其输出特性可能会有变化存在，其系统运行稳定性可能会受到影响。需要对其制定定期维护策略，因此，该系统所需维护投入成本相对较高。

1.2.2并网发电系统

并网发电系统可以和电网互相连接，可以让电网得到电能输送，现阶段，并网光伏发电系统同样得到了广泛应用。利用汇流设备，光伏阵列可以转移至逆变器，逆变器可以转换光伏所发电能为接入点公用电网一致频率、电压以及相位电能。在并网发电系统中，需要保证逆变器具有电能形式转换功能，同时应具有防逆流功能、防孤岛功能。在光伏电站中，需要根据接入点差异性将其划分为差异化电压等级接入方式以及多途径发电方式。和独立发电系统相比，并网发电系统设备及控制系统要求相对较高，在并网发电系统中，蓄电池主要为公用电网，并网光伏系统的建设可以让光伏电站建设成本得以降低。

2分布式光伏发电系统接入对配电网的影响

根据已有的研究可知,光伏并网对配电网的影响主要在3个方面:一是配电网电压提高;二是电压分布改变;三是电压波动或闪变。分布式光伏发电系统接入配电网将明显抬升公共耦合点(PointofCommonCouple,PCC)电压,对线路电压也有提升作用。提升幅度主要受线路参数、用户负荷大小、光伏发电出力以及接入位置的影响。分布式光伏发电系统的接入,增加了系统的短路容量,能在一定程度上抑制区域配电网的电压波动,但是在分布式光伏发电系统接入和退出配电网的过程中,可能造成较大的系统电压波动,而外部环境如光照和温度等的变化也会导致输出功率不稳定,从而引起电压波动。

配电网接入分布式光伏发电系统后,线损的变化主要受其接入位置、额定容量以及功率因数的影响。以2倍负荷容量为界限,若其接入容量小于负荷容量的2倍,则能减少配电网的线损;若其接入容量大于负荷容量的2倍,则会增加配电网的线损。当分布式光伏发电系统接入在线路前端位置时,线路的网损率有所下降,并且随着位置的后移,网损率下降的幅度变大;当分布式光伏发电系统接入在配电网的后端位置时,随着接入位置的后移,网损率有所上升,但相对于无光伏系统接入,其网损率仍有所下降。因此,当光伏发电系统容量一定时,分布式光伏发电系统接入配电网中部位置时配电网的网损率最小。

目前,我国的中低压配电网结构大多是单电源放射状链式结构。分布式光伏发电系统的接入使其变化为多电源,配电网的潮流和系统发生故障时,其短路电流的大小及方向等均可能发生变化,因此分布式光伏发电系统的接入会对配电网的保护带来一定的影响。

3解决途径

3.1阻止电压越限

经过一段时间的发展，光伏发电技术在实际应用中已经取得了较好的应用效果，为电力企业带来了收益。在实际表现出的功率中，还应当进一步将光伏发电控制在合理的范围内。在对功率进行计算时，可以将移动平均方法作为主要的计算方法。然而，与初始发电功率相比，这种计算方法的使用会产生较为明显的缩减现象。根据光伏系统架构和曲线，可以得出功率运算总和，进而在子系统中计算得到不同时段的功率。因此，这种计算方法在实际计算过程中具有多方面的优势。为了进一步对实际的计算结果进行精确，可以采用特别的滑窗方式来得到最佳效果。

3.2构建储能发电体系

总体来说，分布式光伏发电方式是对汇流箱体、初始光伏阵列、逆变器等部分的整合，在一般情况下，供电的过程主要是使储能配件运作的过程。另外，光伏发电中的配套管理部分也较为重要，比如配套网络能量管控装置及特定规格蓄电池、变流器等，这些配套设施构成储能发电体系，并在变流器与布设电池之间具有双向管控装置衔接特性。在对电压变化进行管控的过程中，变流器发挥着主要作用，不仅可以稳定电压变化范围，还可以针对不同时段的功能使其电压变为恒定电压。在直流侧架构中，其电压会对谐波产生控制作用，保证交流处于稳定状态。因此，在并网的实际流程中，此类交流装置是储能体系所必须具备的，尤其对于电源模式，交流装置可以实现特定功能，比如实现平衡控制，在充放电中实现负载可控。

3.3解析仿真模型

现阶段，在进行解析仿真模型的选择上有很多的方式，本次主要采用Matlab方法，在实际计算使用过程中，可以有效地解决电压越限问题，因此，在仿真体系拟定之后，就含有了储能变流装置、模拟功率体系以及变换装置。根据光伏发电在实际发电中的特点，具有一定的随机特性，因此使用该模型可以很好地覆盖相应的移动部分，就可以计算出实际的功率，进而得到比较精确的波形状态。通过这种方法，可以在光伏功率不断变化的前提下，采用移动平均方法，从而得到曲线，相比于其他的计算方法，该方法更加精确，且计算效率更高。也会大幅度减少这种凸显，阻止了越限电压的偏大的情况，不仅提高了光伏发电在实际中的应用效果，同时也促进了光伏发电技术的不断发展。

结论

　综上所述，随着我国社会和经济的不断发展，我国对电力行业的重视程度越来越高，直接推动了我国电力行业的迅速发展，而随着光伏发电技术的出现，极大地推动了我国发电技术的进步，分布式光伏发电技术在实际运行过程中会存在很多问题，如阻抗偏大等，因此采取必要的措施，解决这些问题就十分必要，从而促进光伏发电技术的不断发展。

参考文献

[1]许晓艳，黄越辉，刘纯，王伟胜.分布式光伏发电对配电网电压的影响及电压越限的解决方案[J].电网技术，2018，（10）.

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[3]李清然，张建成.含分布式光伏电源的配电网电压越限解决方案[J].电力系统自动化，2018，（22）.

[4]杨涛，曾国宏.分布式光伏发电引起电压越限的储能解决方案[J].电力电子技术，2018，（4）.

作者简介：

郭恒，身份证号码：410503198711015073

郭晓亮，身份证号码：410521198407132518

尤彭波，身份证号码： 41052119880608201X