配电网中光伏发电技术的应用

配电网中光伏发电技术的应用

魏玮

国家能源集团（济南）新能源有限公司 山东济南 250000

摘要：光伏发电是基于能源发展战略而产生的一种新型电能开发和利用技术，实现光伏发电技术与配电网的结合，能在拓展电网系统的利用规模的基础上，实现多种能源的联合使用。本文在阐述光伏发电的运行模式的基础上，就当前配电网中光伏发电技术的应用问题展开分析，并指出配电网中光伏发电技术的应用要点。期望能实现光伏发电技术与配电网的安全结合，提升电能的使用效率。

关键词：配电网；光伏发电技术；应用问题；技术要点

作为现代社会生产的必需品，电力能源在各个行业的发展中起到至关重要的作用。现阶段，火电、水电、风电、核电是电力生产的主要形式，我国火电、水电生产在电力资源生产中占据较高比例，其中火电生产站74.7%，而水电生产站17.8%；另外，风电、核电分别占电力资源生产的3.6%和4.1%^[1]。新时期，基于能源危机和环境污染问题，我国突出能源发展战略，并在该战略的指导下积极发展光伏发电技术，作为一种清洁的再生能源，光伏发电已经成为电网系统建设应用的重要趋势。

一、光伏发电的基本运行模式

光伏发电指的是在光生伏特效应下，利用半导体界面材料将光能直接转化为电能的一种资源利用形式。随着能源发展战略的落实和光伏发电技术发展，光伏发电系统的应用成熟，且利用模式出现了多元化的特征。除独立光伏发电系统外，光伏发电还出现了并网光伏发电、分布式光伏发电等系统模型。

就独立光伏发电系统而言，其在偏僻缺电区域的应用较多，利用该技术，可有效满足生活照明与城市街道路灯照明的实际需要。要注意的是，独立光伏发电并不需要与传统配电网链接，故而其又被称为自发自用不并网。在并网光伏发电系统使用中，其先会在太阳能组件的作用下产生直流电，然后利用并网逆变器设备，将这些直流电转化为交流电，这些交流电满足城市电网要求，最终会被接入到城市公共电网。分布式光伏发主要用于特定的用户群体，具体使用中，分布式光伏发电系统多配置在用户现场或靠近用电现场，且发电、供电设备的体量较小^[2]。

二、配电网中光伏发电技术应用问题

1、光伏发电的安全问题

电能应用过程本身就需要考虑安全问题，尤其是在配电网系统运作中，一旦并入光伏发电系统，则配电网内的电流以及分散性能会受到影响，同时配电网转化形式也会出现一些不确定性的分先因素。譬如，光电并网会引起电路中电流的改变，当配电网系统出现短路时，则不论是光伏发电系统中的主要电源，还是其他分散的光伏元件，都会较为集中的对短路处的区域流入电流，受此影响，配电网系统短路部位的电流量会大大增加，这极大地降低了用电的安全性。

2、配电网系统检修问题

电力系统管理中，光伏发电在配电网系统中的融合多被视为用户侧并网，用户层并网对整个配电网系统的影响表现在：当存在负荷作用或出力同等问题时，电网系统中的孤岛效应较为明显。此时若有工作人员正在检查、维修光伏发电设施，则缺乏保护的光电装置会对检修人员的生命安全和财产安全造成较大影响。

3、光电计量问题

在光伏发电技术与配电网融合使用中，还应注意考虑光电计量问题。具体表现在当普通家庭使用光电时，需配套性的安装光伏发电计量表。值得注意的是，光伏发电计量表安装需要光伏发电专员的全程参与，这样才能从技术层面出发，确保光电设备应用的安全性。反之，若光电计量设备的安装缺乏专业人员指导，则设备在使用节段漏电、偷电问题较为突出，极大地降低了用电计量的精准性，并对后期的电费收取工作带来较大困难。

三、光伏发电技术在配电网系统中的应用要点

1、强化光电技术的应用保护

结合光伏发电原理可知，当融合光伏发电系统的配电网在使用中出现短路问题时，电流值并不会处于很高层次；并且一旦短路部位发生在光伏发电的下游，则发生电流效应的风险会相对减小。配电网建设生产中，依托该原理可进行光伏发电建设的系统保护，见图保护措施为：当配电网并入光伏发电系统后，可通过连续使用保护定值的方法进行系统保护，该保护模式下，对电站中10kV开关不需要增设其他保护措施。同时光伏电源发生短路后，其电路系统中的电流会变为额定电流的2~4倍，并且这一短路电流会持续1.2~1.5ms。光电系统保护中，针对热过载能力较低的逆变器，应重视对短路输出电流的控制，当输出电流超过限定值时，应立即切断电路，实现相关元器件的有效保护。另外在融合光发电技术后，配电网系统还有出现直流注入的风险，此时可通过电容隔直法进行处理，实现所有直流分量的自动平衡^[3]。

2、重视光电系统的安全维护

当配电网系统中融入光伏发电技术后，还应注重整个系统的安全维护。其一，应通过系统完善的政策、方法，监督并处理配电网中的孤岛效应问题，同时注意规避各种干扰电网安全运行的因素，减少或杜绝安全隐患。其二，针对配网接入点电压偏移量超标问题，应在中低压配电网络中安装压调节器等调压设备，对现场的电压数据进行收集、分析，然后结合光伏发电系统的运转规律，对后期电压超限的时间段与范畴进行预测，制定相应的维护和调整方案，减少接入点电压偏移量超标等问题额发生。其三，重视光伏电源运用形式的规划，如对光伏电源进行限压处理，然后将处理后的光电电源并入配电网，防止电压越限问题的发生。

3、规范控制光伏发电计量管理

新时期，光电技术在配电网系统中的应用已经成为一种发展趋势。要提升光电技术应用水平，还应重视光电使用过程中的计量管理。一方面，应重视光电使用的法律、法规宣传，增强人民群众的光电安全使用意识和合法使用意识。另一方面，应重视光伏发电计量表的规范安装，要求在计量设备安装中，光伏发电专员需全程参与其中。此外若条件允许，在并入光伏发电系统的配电网应用中，还应建设电量监视系统，并持续性的进行监测设备的性能优化，发现并处理破坏光电系统的违法行为，提升光电系统地使用效率。

4、加强接入地区配电网光伏电源技术要求管理

结合光伏发电系统应用过程来，其不仅具有间歇性、周期性的特征，而且发电出力的随机性较强。受逆变器并网、孤岛效应等诸多因的影响，在配电网与光伏发电技术衔接应用中，还应重视配电网的设计与运行。其一，在电压偏差管束中，应按照《电能质量供电电压偏差》的要求，确保配电网系统电压不小于35KV是，则公共连接点电压正、负偏差绝对值之和需保持在标准电压的10%以内；另外对于不超过20KV的三相连接点，需确保其电压偏差保持在标准值的±7%。以内。其二，针对电压波动的管束，应按照相关规定，控制公共衔接位点的电压波动与闪变情况。其三，应做好光伏发电接地的消纳管理，如当光伏电源容量偏大时，应在其通过l0kV（或35kV）专馈线后在进行并网，这样在公共连接衔接位置之前，光伏电源的有功功率就会被消纳。

5、注入系统谐波管理

当光伏发电技术并入配电网后，还应进行注入系统谐波的系统管理。通常，在注入系统谐波管理中，需要考虑光伏电站装机容量的差异性，如对于30MWP电站，其第三次、第五次的谐波电流应分别低于18.4A、13.8A。同时光伏电站的公共衔接位点应符合国家相关标准，并且应保证整个配电网系统的网运能力，此外，应确保背景谐波保持在20%~150%倍额定电流之内，且电站持续安稳的时间不得低于10h，以此来确保配电网系统应用的安全性。

结语

光伏发电技术本身具有明显的技术优越性和效能优势，作为一种绿色环保的可再生能源，光伏发电技术的应用有效地优化了我国用电环境，提升了用电的效率和质量。新时期，人们只有充分认识到光伏发电系统的应用模式，结合当前应用问题，进行光电技术应用要点的控制，这样才能保证光电使用的高效性、安全性，促进整个电力行业的战略可持续发展。

参考文献

电站持续安稳朱伟刚.分布式光伏发电对配电网保护的影响分析[J].科学与财富,2020(10):81.

[2]李乐军.光伏发电接入智能配电网后的系统问题综述[J].应用能源技术,2020,273(9):54-56.

[3]张正祥,孙农,黄昱昊.光伏电站并网对配电网继电保护的影响探索[J].自动化应用,2020(3):90-91.