分布式光伏发电接入电网的电能质量研究

分布式光伏发电接入电网的电能质量研究

李春奇 陈伟

中国电建集团核电工程有限公司，山东济南 250000

摘要：随着我国经济在快速发展，社会在不断进步，电力行业在我国发展十分迅速，从规划角度探究如何提升分布式光伏发电接入后的电网电能质量,阐述了分布式光伏发电的电能特征,分析该类型分布式电源接入方式可能影响电网产生谐波问题,以及对电压、电流产生波动性影响。在分布式光伏发电规划方案过程中,要有针对性地充分考虑电能质量问题、做好负荷预测和设备选型,根据分布式电源总容量原则设计送出方案与配置方案,提高接入电网的科学性,最后做好电能质量评估,提升接入电网的质效。

关键词：分布式光伏发电；电能质量影响；接入规划

引言

太阳能发电具有可持续应用、来源广泛等一系列优良特性，故采用太阳能源发电的光伏发电技术已经成为现代研究的热点。当前最为常见的光伏发电包括两种形式：其一是集中式光伏发电，另一种为分布式光伏发电。前者的优势为占地面积较大，电能输送有一定困难且电路系统内部存在较高的电能损耗，而后者的供电就较好地解决了上述问题，具有井网就近化和就近转换和使用的原则。光伏电站作为光伏发电供电系统中的重要节点，有着不可替代的现实意义。然而井网在使用过程中由于逆变器发生非线性工作，不可避免地让输出电流带有谐波，这造成了发电质量的降低，电网的电能受到了严重污染，进而导致电力系统内的电力设备产生负面影响，上述问题是光伏电站电能系统亟待解决的问题，本文针对光伏电站质量评估进行了研究，并结合实际状况提出了光伏电站谐波治理措施。

1 分布式光伏发电技术的特点

目前，国际上还没有统一的分布式发电的定义，不过分布式发电作为一种发电装置具有以下两方面特性：（1）大电量较小，（2）可以直接配置在用户附近。分布式光伏发电在广义上，包括并网式和离网式两种光伏发电系统。无论是在国际上、还是在中国的配电网中，都往往采用并网式分布式光伏发电系统，且连接的路径是公共连接点，后者也是系统和负荷的分界点。不带储能的分布式光伏发电系统以变压器连接中压公共配电网（电压为10kV、20kV、35 kV），以此向配电地区的符合输送电力。同时，其自身无法储能的分布式光伏发电系统也可以通过在中压和低压线路接入的方式向用电用户输送电力。如果输送的电力大于所需的电力，分布式光伏发电系统则会以公共连接点为路径将过量的电力输送到公共配电网。而在其输送的电力小于配电地区所需的电力的情况下，公共电网则需要向符合输送电力，因此在脱网的情况下，这种输电模式无法运行。在现阶段，此类输电模式被广泛应用在建筑光伏系统中。除此之外，还有一种光伏发电系统，即带储能的分布式光伏发电系统。因为自身可以储备能量，所以在脱网的情况下也能够进行输电，主要在低压用户侧并网。

2分布式光伏发电接入电网的电能质量研究

2.1建立分布式光伏发电并网沟通协调机制

加强光伏专责与分布式光伏用户的沟通协调，定期召开沟通协调会，就如何选用质量过硬的并网设备，使用合格的逆变器，如何将逆变器的电压调整至合理范围之内进行讨论。同时，开展好内部协调工作，对能通过调节变压器分接开关解决问题的，及时安排台区经理进行调节，满足人们对高质量高可靠性供电的需求。

2.2送出方案与配置方案

据我国电力设施建设的相关要求标准以及分布式电源总容量原则,在变压器供电配置中,可以比上一级供电负荷高于1/4进行配置。大中型光伏电站并网之后,技术人员应该根据指令进行系统调动,满足电力安全稳定运行要求,输出有功功率,安装自动装置,卸除光伏电站。当系统恢复正常运行之后,依次并网运行,如果出现电力系统事故,为了防止输电设备过载,应该降低有功功率,当系统频率超过50.2Hz,可能影响输送稳定性和可靠性引起电流电压问题,可以暂时切除光伏电站;考虑到谐波电压问题,技术人员应该更换带有消谐作用的逆变器,注入直流电量必须小于额定电量的1/20,变压器连接线组比为Y/D。在配置方案设计规划中,应该做好母线保护,在纵联电流差动保护时,应该快速切除用线故障,保护装置由两段构成,分别是无时限电流速断和过电流保护。做好防孤岛监测,监测到孤岛之后,将低电压穿越与自动装置相配合,立即断开与电网连接,在时间上相互匹配,当系统故障发生时,实现电压紧急控制,避免光伏电站出现短路,提升电能质量,对线路进行保护。在电能计量安装方面,采用智能电能表,关口计量精度为0.2s,电压互感器精度为0.2级,安装信息采集装置,在通讯过程中可以选择ONU+EPON方案,满足分布式光伏发电通讯传输要求。

2.3设置控制器

风力发电所使用的风能是可再生的绿色资源，所以随着我国不断推进可持续发展理念，使得我国风力发电已经成为国家目前最为重要的扶持项目之一；风力发电厂在建设规模上得到了进一步的拓展，电力事业也凭借风力发电厂的建设迎来了全新的发展格局，而对于风力发电进行质量控制则需要根据风能的特殊性，坚持一切从实际出发的角度，采取有效的质量保障措施，既要保障风力发电的稳定性，也要不断提高风力发电的高效率性。在对风力发电进行质量控制时，必须要使用到相应的控制器，主要针对电能质量进行控制与管理，同时也需要对电压进行适当的补偿，电流要根据实际情况制定出补偿预案。结合这些需求，在进行风力发电场施工建设时，需要设计出综合型的补偿机制以及综合类型的运行管理设备。行业内最为典型的补偿性装置便是统一电能质量方面的设备，这一类装置能够对不同的串联或并联效果进行融合配置，因此便可以实现良好的补偿目的，满足用户不同的供电需求。另一方面，具有统一电能功能的控制器往往技术更为先进，能力更为突出，所以在使用的过程中，我们可以采取谐波补偿的方式，能够进一步提高风力发电的质量。

2.4完善储能发电管理体系

分布式光伏发电系统主要是由初始光伏阵列、汇流箱体与逆变器三个部分组成。供电的主要形式把光伏发电的能量先储存起来然后再应用到配网运行当中。光伏发电一般由变流器、蓄电池以及能力管控这三种装置共同组合成了储发电系统。其中，蓄电池和变流主要发挥的是衔接作用。变流器在光伏发电的环节里重点起到了控制电压的用途，保障无论在哪个时间段里电压都能够维持在恒定的状态中。直流侧架构能够让交流电压处于恒定中，在这个过程当中，谐波起到了非常重要的用处。所以，在配电网中接入光伏发电，必须安装相应的交流设备，并且依照电源的不同模式发挥出其自身的特殊用途，保障储能发电系统能够稳定运行。

2.5明确分布式光伏发电“先接入，后改造”条件

根据电网实际估算典型低压台区可接入容量。为避免影响电力系统安全稳定运行，达到台区可接纳极限后，暂停该台区分布式光伏发电接入，先接入邻近台区，并立即启动改造流程，待改造评估安全后方可接入。

结语

综上所述,在分布式光伏发电接入方案中,必须进行负荷预测,根据方案要求选择合适设备,采用多种群遗传算法,确定送出方案与配置方案,考虑负荷变化的随机性,对接入分布式光伏电源进行智能测评,从而提升并网后系统的电能质量。

参考文献

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