分布式光伏发电并网系统对电能质量的影响及对策

刘翔

国家电投集团上海能源科技发展有限公司新能源发电分公司

摘要：人们的生活水平不断提高，人们在工作和生活中对于电能的需求也不断增大，在此背景下，传统能源发电与人们对电能需求的契合度越来越低，为了解决这一问题，多种新能源被发掘使用，而光伏发电便是新能源发电形式中的一种。光伏发电技术越来越成熟，光伏发电在发电行业的发展空间不断扩大，在此过程中大量的分布式发电系统被进入到配电网络中。分布式发电系统接入配电网络，虽然为配电网络的建设增加了工作量，但是这些分布式发电系统可以满足现阶段人们对于电能的需求，在一定程度上缓解了电能供应的问题，同时也进一步增强了配电网络运行的灵活性。本文首先明确了分布式光伏发电系统的概念与分类，然后探讨了分布式光伏并网对电压及电能质量的影响，并提出了相关的调整措施。

关键词：分布式光伏并网；配电网；电能质量；稳定性

我国一直倡导走可持续发展道路，对于绿色能源的开发也非常重视，而光伏发电完全符合绿色能源开发形式的要求。光伏发电的并网系统有集中式和分布式两种，分布式并网系统的接入距离较近，且电压相对较低，大部分为380V和220V。因为光伏发电所依靠的是太阳光这类自然资源，因此在发展的过程中具有波动性、随机性和间歇性等特点，与风力发电极其相似，光伏发电的这些特点也使得电网运行存在一定的风险，甚至在一定程度上可能会影响配电网电压的稳定性。但就实际情况来看，分布式光伏电源在一些企业工厂和民居中已经得到了推广和应用，因此对于分布式光伏发电并网系统的电压稳定性研究必然会成为一个热门课题。

1 分布式光伏发电系统的概念与分类

1.1分布式光伏发电系统概念

太阳能通过光伏组件的转换为电能，然后被输送到配电网之中，使电能供应能够满足人们日常用电的需求。在应用分布式光伏发电的过程中需要保障发电的稳定性及可靠性，同时要保证输入到配电网中的电能质量。

1.2分布式光伏发电系统分类

1）逆流型分布式光伏发电并网发电系统

上文中已经说到分布式光伏发电是通过光伏组件将太阳能转换为电能，因此分布式光伏发电与太阳能的照射联系密切。在太阳光照充足的情况下，分布式光伏发电所转换成的电能容量不仅能够满足自身用电需求，还会出现电能剩余的情况，这时可以将未使用的充裕的电能输送至配电网当中实现电网供电的功能。

2）非逆流型分布式光伏并网发电系统

在太阳光照不充足的情况下，分布式发电并网所转换出来的电能并不能满足用户的需求，这时就需要从配电网中汲取部分电能，来填补用户对电能需求的空缺，在绝大多数情况下，非逆流型分布式光伏并网发电系统并不具备电能存储的元件，因此，对于富余电能的利用并不合理，甚至在一定程度上造成了资源浪费的情况。

3）切换型分布式光伏发电并网发电系统

在阳光照射充分的情况下，该发电系统所转换的电能能够满足用户对电能的需求，此时光伏系统与配电网处于分离的状态，并不会向配电网中输送电能或者从配电网中汲取电能，因此我们可以将切换型分布式光伏发电并网发电系统看作一个单独的光伏发电系统。

2 分布式光伏并网对电压及电能质量的影响

2.1对稳态电压分布的影响

①电压升高。在分布式光伏发电系统并入配电网络后，电力潮流可能向反方向流动，抵消线路上存在的电压差值，有可能抬高负载电压，实行高于变压器一次电压值。②电压降低。在分析分布式光伏并网对电压的影响时还要考虑分布式光伏发电系统的并入位置，如果其并入在馈电线路安装调压设备的下段，则可能会降低电压差值，并对负载进行电压补偿，致使电压降低的情况出现。

2.2对系统电压波动的影响

普通的电网会受到有功或无功负载的影响，使得电压值发生变化。分布式光伏并网发电系统也会改变配电网络的电压。分布式光伏发电系统一般都处于负载附近位置，并直接为负载供应电能，在此过程中，分布式光伏发电系统的电量会随着负载所需电量而变化，这时分布式光伏发电系统就会不断牵制配电网络电压变化；光伏发电所依靠的太阳能是不确定性资源，太阳能的输出稳定与否会对光伏发电系统产生直接影响，甚至会对配电网络中的电压变化产生不利影响。

2.3电压闪烁

分布式光伏发电系统接入配电网络后，可能会使得配电网络的电压出现闪烁的情况。在实际情况中为了解决这类问题，尽量减小电压闪烁的次数，需要对分布式光伏发电系统的开启次数进行限制，把分布式光伏发电系统经过逆变器并网来降低分布式光伏发电系统所输电量的大范围改变。

3 建议调整措施

3.1配电网电能质量改善措施

1）在建设分布式光伏发电站时，首先要考虑环境因素以及负荷情况，科学合理的分析出发电站的最佳建设区域以及建设容量。同时要做好相关的方案调试，在具体的施工过程中，针对多方面客观因素的影响，做好电源发电以及负荷协调的工作，因为建设过程中的不可控因素较多，因此依靠规划来实现对电压问题的规避这一方式还不成熟，也不是最完善的解决方法。

2）针对过电压问题，目前常用的方法为增大导线半径、截面面积以及减小线路阻抗，就问题解决的程度来看，这是最有效且最直接的方式，但是从经济投入的角度看，这种方式的应用还有待商榷。

3.2改善配电网电压质量方案优化

分布式光伏发电系统的电能输出会受到多方面的影响，系统所处环境内的温度、湿度以及太阳照射强度都会影响其输出功率，且因为太阳光照的不确定性以及气候的变化会使得分布式光伏发电系统的输出功率具有间歇性、随机性以及周期性的特点。光照强度的改变会使得分布式光伏系统内出现波动，进而影响光伏发电配电网的无功补偿运行结果，针对这类问题可将变频调速技术应用到各个环节之中，进而保障系统工作时电池质量不会受到影响。

总结

综上所述，分布式光伏发电将自然资源太阳能通过光伏组件转变为符合配电网要求的交流电能，填补了用户对于电能需求的缺口，同时也降低了传统燃烧能源的使用量，实现了对自然环境的保护。但需要注意的是，新的发电设备投运增加了电网的复杂程度，也会造成一定的谐波污染，因此相关的技术以及治理方式还未完全成熟，还需要更多人的努力，使相关技术更加完善，使其对于环境的不利影响进一步降低。

参考文献

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