低压电网接纳分布式光伏发电系统的影响研究

低压电网接纳分布式光伏发电系统的影响研究

包建勤[＊]何炜

甘肃自然能源研究所  甘肃省  730046

摘要：社会经济的发展和生产力水平的显著提升，对电力资源的需求量在快速攀升。同时在节能环保理念不断深入的时代背景下，新能源发电开始备受青睐。其中分布式电源广泛发电系统具备成本低、寿命长、无污染、稳定性强的优势，在新能源发电系统中占据重要地位。文章重点分析低压电网接纳分布式光伏发电系统的影响及应对措施。

关键词：低压电网；分布式光伏发电系统；影响；研究

目前，我国分布式供电的发展还不完善，发电量小，一般低于50MW，分布式供电的最小发电功率仍可达到几千瓦。但分布式电源具有良好的环境平衡性和技术独立性。分布式供电除了发电外，还具有配电的作用。当电网出现供电不足或配电不平衡现象时，通过分布式供电可以使配电系统逐渐有序、稳定。

1光伏发电系统的基本概念

光伏发电系统（图1）以半导体接口为媒介，并将该系统中的光生伏特效应转换为电能，将太阳光转换为电能的工作原理是采用与太阳能电池的方形并联或串联构成。当太阳能的能源经过逆变器之后，由于有了能源的注入，电池的电压就会将太阳能的能源经过光电模块转换成电能，再经过固定的配电盒，再流入到逆变器中。此时，逆变器要对电池进行充电，并为电力系统供电，也可以对负荷进行供电。接入电网有两种常用的模式：集中式与分散式。集中型则是在大型电厂提供比较集中的电力，然后将不同的负载进行直接转换。分散型与集中型有很大区别，分散型更适合小型且分布广泛的私人太阳能发电，并随负荷传输。

图1  光伏发电系统

2低压电网受分布式电源光伏发电的影响

2.2分布式电源光伏发电系统对电能质量存在影响

通过对其进行了多次观察，研究人员认为，当分布式光伏发电系统并网与低压电网时，逆变器以高频调制的方式，最后会产生谐波，并且是以大电网和分布式光伏发电系统为基础进行工作的。当电力的输出不能达到其电压的条件时，它的谐波就会被扩大，并且这种谐波会长期存在。其中，给太阳能电池供电是一个非常重要的问题，它的工作稳定性会受到很大的影响。另外，在电网接入后，给配电网的工作带来了更大的困难。因此，需要对其进行集中、传输和分配。因此，给电力系统带来了更大的工作压力。

2.3分布式电源光伏发电系统容易产生孤岛效应

孤岛现象是指DPS和PPS并网后出现的现象。相对于大型电网而言，大型电网在发生重大故障时，将不再向大型电网提供电能。然而，当遇到突发事件时， DPS和PV在不理解的情况下，仍有可能继续正常运行，导致电力的无谓浪费。同时，由于没有大的电力网络支撑，这种孤岛现象还会对电力系统中的员工的生命安全造成严重的威胁，从而严重地影响了电力系统的供电质量。如果分布式电力光伏发电系统正在并网运行，那么在分布式电力光伏发电系统发生故障的时候，另外一部分的大电网的电能也会进入到分布式电力光伏发电系统，从而造成发电系统不能正常工作。与低压电网相比较，如果分布式能源和光伏发电系统是一种单向的发电系统，则会导致系统内三相负荷出现欠相供电的现象，进而形成孤岛效应。

2.3分布式电源光伏发电系统对低压配电网的潮流大小存在影响

基于DFT技术的太阳能电池板与常规电力系统存在着较大的差异。这一点表现在，分布式电源和光伏发电系统更易受外部环境的影响。例如，自然条件、光照强度等因素都会对太阳能电池的输出造成一定的影响。但是，电力的波动也是有规律的，通常来说，当阳光照射的强度越高时，光伏发电的力量就越大。在下雨的时候，太阳能电池的功率就会降低。而常规的电力供应是以辐射型为主，供电侧与客户侧相连。然而，分布式电源光伏发电系统在并网之后，增加了低压配电网中电源的数量，从而导致了低压配电网中的电流流动更为复杂，甚至有可能发生逆向流动。因此，对低电压系统产生了一定的冲击。此外，分布式电源光伏发电系统的容量以及电源的连接位置也会对低压配电网的潮流大小造成影响，导致其在发电过程中产生波动。

3分布式电源光伏发电对低压电网产生影响的应对措施

3.1电能质量存在影响的应对措施

分布式电源光伏发电系统在接入电网时会给电网带来一定的电网质量冲击，但采用一定的技术手段可以有效地减少这些冲击。大多数的区域，分布式电源光伏发电系统的建设都是由当地的政府部门来负责的，并在建设的过程中对其进行了计划和分析，对其进行了选取，并将其装载到了分布式电源光伏系统的一侧。当实现了网络接入后，完成了系统的各项性能的测试。在试验中，以十万兆瓦特的装机规模为基准，对调频系统中的最小功率成分，提出了60%的调频效率。这意味着对太阳能电池板的电压和电压都有很高的要求。并要合理地选择电池的容量，如果要使用大容量的电池，则要在光伏发电系统完成光电转换后，不能马上将电能传递到电网。它使用的是大容量的蓄电池，对电能进行存储，当遇到某些不良的自然环境和电力故障，使得分布式电源光伏发电系统不能进行正常工作时，就可以利用大容量的蓄电池，来确保分布式电源光伏发电系统传输电力的稳定性。大容量的蓄电池不能少于系统16到32小时的发电总量，以解决光伏发电系统暂时缺电的问题，确保光伏发电系统传输电力的稳定。

3.2产生孤岛效应的应对措施

在DPS、PV等电力设备接入后会出现孤岛现象的情况下，要持续地进行技术检查，采用多种合理、科学的检查方法，对电力设备的运行状况进行全面的认识。并对工作中出现的问题进行了分析，并给出了相应的对策。由于孤岛效应没有规律性，因此要加强对其工作的监督，要注重运用部门监督的方法。该方法必须与 PV系统相配合，然后按照低电压接入的条件，进行正确的装置布置。如果设备无法继续正常运转且无法供电，此时应立即将该消息反馈给上级，终止PV系统的供电工作。并适时地利用大容量电池的高效功能，存储和管理过剩的电力。这样，就可以在出现孤岛现象之后，更好地保护电力资源。

3.3积极实验并进行全面评价

在将分布式能源与太阳能电池板结合在一起运行时，应主动进行试验。以某区域的光伏发电系统并网点为实例，通过计算机建立模拟系统，综合分析工作效果，达到技术和电能质量的提升。在进行试验时，采用了一种基于微机的试验方法，对试验结果进行了仿真。比如，自然环境的条件，低压电网的运行问题，太阳能电池的运行问题等。在此基础上，提出了对电力系统中最小频率成分进行有效控制的方法。这样，当光伏发电系统在工作过程中，如果发生了电力故障，报警会将信息及时地发送出去，让每个地方的设备都能及时地做出反应，以保证电网工作的需要。

总之，为了充分发挥分布式供电光伏发电的有效作用，对光伏发电的影响应及时采取对策。不断完善和优化分布式光伏发电接入配电网的技术，积极开展试验和完善评价，采用合理的技术检测手段解决孤岛效应问题，以促进分布式光伏发电的进步，实现我国社会经济的长期可持续发展。

参考文献

[1]缪宇峰.分布式电源光伏发电对低压电网的影响及对策[J].电气技术与经济，2023(06):109-111.

[2]吴文瑾.分布式光伏发电系统在建筑设计中的应用[J].光源与照明，2023(06):151-153.

[3]闫佳琪.低压配电网中分布式光储系统的电压协调控制策略[D].东北电力大学，2023.

＊基金项目：甘肃自然能源研究所科技计划资助（2020YF-03）

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