区域电网内光伏电力高占比时电网过压问题的分析

区域电网内光伏电力高占比时电网过压问题的分析

刘宝

宁夏回族自治区电力设计院有限公司 宁夏 银川 750016

摘要：目前，我国的传统能源越来越少，环境的污染问题日益加剧。太阳能作为可在生资源，能够为生活的发展带来持续动力。现在进入商业化的太阳能发电就是指太阳能光伏发电。光伏发电产品有三种应用，分别为没有电的地方供电、制作太阳能日用电子产品、并网发电。同时，由于典型居民负荷与光伏出力的高峰时段往往不匹配，造成配电网在强光照时段容易出现功率倒送引发电压越上限风险，而负荷高峰时段又容易面临电压越下限风险，还会增加线路网损，影响到光伏及配电网系统的正常运行。鉴于此，文章结合笔者多年工作经验，对区域电网内光伏电力高占比时电网过压问题的分析提出了一些建议，仅供参考。

关键词：区域电网；内光伏电力；高占比时；电网过压问题

引言

当接入光伏电源时，可以有效地缓解配电网的线损率。光伏电站接入位置和容量会对配电网损率造成一定的影响。工程技术人员应该结合实际运行情况做出及时的调整，降低线损率，扩大电网的应用范围，提高它的应用度。

1、光伏电站主动调压控制特点

主动调压控制，即根据预测系统使光伏电站在电网电压降低前增加无功出力，升高并网点电压，在电网电压升高前吸收过剩的无功，降低并网点电压，最终达到主动参与电网调压的目的。当光伏电站采取恒调压控制时，在一定程度上减小了并网点电压的波动，但是对集群点的辅助调压作用并不显著。当光伏电站采取主动调压控制时，光伏少发和负荷低谷时段维持较低的并网点电压，避免了因为输电线路轻载而导致末端电压升高的情况；光伏多发和负荷高峰时段升高并网点电压，抵偿了输电路重载时因功率流动而产生的电压降落，使得集群点电压基本能维持在额定电压附近，在电网动态调节能力不足时为系统提供一定的无功支撑。

2、区域电网内光伏电力高占比时电网过压问题的分析

（1）村级电站的建设与国家政策有关，此类电站多建设在偏远农村，而农村电网的设计容量较小，但又需要建设满负荷运行时接近整个线路容量的光伏电站，所以易造成电网过压的情况。（2）此类电站必须无限制的满功率发电，否则易影响扶贫资金的落实，这就造成许多地方供电公司陷入了两难境地，既要保证完成任务，又要保证区域电网的稳定和整改费用的控制。因此，对于区域电网接入扶贫光伏电站后的电网过压问题，只能采取改进电网或增加电站无功补偿设备的措施。由于村级电站所处区域电网的村民居住用电负荷较低，而电站输出的有功功率较大(预计有功功率峰值为5.90MW)，所以村级电站所发电力除去区域电网内的消耗外，其余上网电量要通过上级变电站返送到其他用电线路；再加上村级电站的并网点位于区域电网配电线路，其距离上级变电站较远，因此村级电站所发电力返送至上级变电站时造成的线路电压损耗可能是造成电网过压问题的主要原因。（3）在进行光伏电源并网工程后，相应的发电工作需要在高频调制下进行，并且通过使用逆变器来进行正常工作，但是在这样的运行情况下，会容易出现影响电能质量的谐波，特别是如果谐波被放大后，会导致整个电能的质量较差，电网调度人员无法准确把控供电系统的输出功率，整个电网系统的电压不稳定，容易出现供电系统的安全事故。而且对于我国传的电网供电系统来说，其供电模式都是属于单一电源的开式网络，加入光伏电源之后，会导致电网系统的供电电压出现变化，使原本“首端高于末端”的电压特点变为“末端高于首端”或电压随光伏并网点变化的特点，不利于电压调整。因此需要加强对于光伏电源并网的管理工作，特别是对于供电过程中谐波、电压、无功消耗的监督管理，保障电能质量。

3、电网过压问题的解决方案

（1）村级电站尽量选择靠近上级变电站的位置，从而减小线路电压损耗。（2）选择并网点时，应尽量选择较高的电压等级并网，但这会增加建站成本。（3）与当地供电公司协调进行线路的改造，扩大线路容量。（4）在并网的电站中加装较大容量的SVG，并对并网电压用无功功率进行调压。

4、其他光伏电站的解决方案

4.1严格限制区域电网线路内并网光伏电力的容量

区域电网内并网光伏电力的可容许占比情况，应根据并网点位置、电网的负荷曲线、输电线路的分布情况进行综合考虑，严格限制输电线路内光伏电站的装机容量，从项目审批阶段就杜绝并网光伏电力在区域电网内负荷占比较高的情况发生。

4.2采用商业运行的储能光伏电站模式

储能光伏电站可根据电网的负荷需求、电站的发电能力、电网电价的峰谷价差等灵活调整整个电站的运行模式，这样能较好地解决光伏电力在区域电网负荷占比过高时造成电网过压的问题；同时，必要时还能为区域电网的稳定运行提供支撑。

4.3提升电能质量

在光伏电源并网发电过程中，要加强对于电能质量的监督管理工作，在进行光伏电源并网操作之前，相应的工作人员要加强对光伏电源并网接入点的电能质量监管工作，如果出现电压波动或者谐波，相应的技术人员要及时解决处理，采用投退无功补偿装置、主变档位调节、投入消谐装置等方式，确保电能质量，为人们提供安全可靠的电力能源。

4.4改善孤岛效应

改善孤岛效应的方法可以通过检修手段对孤岛效应进行检测。当电网在断电之后，可以使用被动式检测法对逆变器的相关参数进行检测，从而找到存在的问题，如果在输出功率以及负载功率之间有较大的差距，那么就存在孤岛效应。相关人员也可以采取主动式检测或者是主动式与被动式检测相结合的手段，找到其存在的问题。解决孤岛效应需要相关人员对常见的问题进行反复的研究，找到其问题存在的共性，从而可以有效预防问题的产生，减少孤岛效应的发生。

4.5采用无功/有功协调控制策略

对比不采用电压控制策略时的电压信息可以看出，采用有功/无功协调控制策略后，能够有效解决电压越上限问题，同时在一定程度改善电压越下限问题。与仅采用有功协调控制策略相比，由于逆变器无功功率调节电压的作用，无功/有功协调控制策略产生的累计削减功率大幅下降，大大提高了光伏的利用效率，经济性进一步提升。

结束语

综上所述，针对区域电网内光伏电力高占比时引起的电压越限问题，根据配电网线路特点进行了光伏接入点的电压分析及无功/有功调压分析，提出了无功/有功协调控制策略。为保证光伏的利用效率，首先考虑利用逆变器的无功调节能力，将节点电压按照幅值大小分区，按照设定的无功功率控制策略Q(cos(φU))对光伏接入节点进行无功补偿，使电压更趋于理想范围，降低电压越限的风险；若逆变器无功功率输出达到最大值后仍存在电压越限情况，则再通过有功功率控制策略进行光伏出力削减，保证电压不越上限。通过理论分析和仿真分析验证了该策略的合理性和有效性，同时对比了所提无功/有功协调控制策略与无功功率控制策略、有功功率控制策略的调压效果，证明了该控制策略能够较好地解决含分布式光伏发电配电网的电压越限问题。

参考文献

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