分布式光伏发电并网对配电网的影响分析

分布式光伏发电并网对配电网的影响分析

顾欣

华电河北新能源有限公司，石家庄市，050000

摘要：随着世界经济的飞速发展，人类对于能源需求量不断增加，同时也对环境造成了巨大破坏。我国是一个人口大国和农业大国。因此我们要合理利用有限的资源来满足可持续发展战略下人们生活水平提高带来环境污染等问题；另一方面由于电力行业在近些年受到国家政策以及社会大众环保意识加强而产生大量废弃物导致生态环境恶化、雾霾天气频发等等一系列问题越来越严重，这就使得分布式光伏发电应运而生。

关键词：分布式光伏发电；配电网；影响分析

引言：

随着社会经济的发展，电力能源已经成为人们日常生活中必不可少的一部分，而分布式光伏发电作为一种新型可再生能源得到了广泛关注。然而在我国由于人口多、土地面积大以及资源相对匮乏等因素制约着分布式光伏产业和配电网技术研究与应用推广；同时传统能源利用效率低、污染严重也使得环境遭受到破坏越来越重。

1 分布式光伏发电的分类

分布式光伏发电系统是以太阳能电池板为能源，通过将其安装在建筑物、道路等，并对这些区域进行集中供电。

根据不同的类型可分为独立运行型和并联两种。独立运行型指的是将配电网中所有电源都设置一个备用电源。当电力负荷发生变化时若不能继续提供足够电能来维持正常供用电需要会造成设备损坏或停止工作；而串联分布式则可以满足这种要求：在每个发电单元之间。其中，在一个功率单元上并联多个串联或组成的阵列构成了双馈系统；它是一种新型智能电网结构形式之一，具有效率高、可靠性强等特点.广泛应用于大中型用电负荷集中供电及配网改造中。该类型光伏组件可以通过将电池板与控制器相连接来控制输出电流大小和频率并可使负载所需电压在一定范围内波动不大。

2 光伏发电接入对配电网的影响

2.1 谐波问题

分布式光伏发电系统中，产生的谐波主要来自于电力电子换流装置，其中，电能在逆变器和电容器之间传输。如果电网发生故障或其他因素导致设备损坏时将对整个网络进行破坏。当电压为零且电流值超过额定允许范围之内时会引起电网内大量谐波流入配电线路从而造成供电中断问题；同时由于分布式光伏发电系统中的组件输出功率有限、并且存在着随机性与波动特性，在电力网运行过程中会产生较大损耗和污染等现象。[1]

2.2电压波动与闪变问题

光伏发电系统中的分布式电源，由于其自身特性，与配电网的运行方式有一定差别，从而对电力用户带来了不同程度上影响。首先是电压波动问题。在实际供电过程当中经常会出现因负荷突变而导致断电现象发生；又或者是因为天气原因造成接地电压升高等情况下引起系统短路故障等多种因素都会引发光伏发电系统中产生严重事故或破坏正常工作环境等等一系列的问题。同时，光伏发电系统的电压波动与闪变问题主要体现在分布式供电方式下，当逆变器输出电流较大时，会引起电网中其他设备过热或者过压。此外，单相侧接入点的电压波形畸高(或较小)，而三相串联谐振频率/相位差(幅值小于10%左右.在实际应用中为了减少谐波对电能质量与系统稳定造成影响而采用了多级并联滤除变压器和逆变器等问题，这也会导致电网闪变现象发生。

2.3 继电保护与安全自动装置问题

继电保护装置主要是为了实现对电力系统的安全和可靠运行，而在光伏发电配电网中，由于分布式电源接入配电网之后会产生大量谐波、电压波动等问题。因此需要设计出相应的处理方案来解决这些问题。然而影响光伏电池组件输出电流稳定性的是逆变器部分以及并网设备本身这两个重要因素；继电保护装置主要是为了实现对电力系统进行安全检测和自动控制的目的，所以在设计过程中必须考虑到其自身特点与要求相结合才能满足实际需求。

2.4 无功补偿与电能质量问题

分布式光伏系统的无功补偿，是指通过控制配电网电压和电流，改变其输出功率。目前我国对分布式光伏发电并网技术还处于研究阶段。由于无源电能质量会受到温度、湿度等环境因素影响而变化；同时也不能满足可再生能源接入电力市场化条件下对有功与无用两者的最佳使用效率要求，因此需要进行补偿装置设计及安装调试工作来实现系统的稳定运行和长期可靠性控制。

2.5 网络损耗和电气设备故障影响

分布式光伏发电系统中，由于需要对电能进行再分配，因此会使其产生一定的损耗。在实际使用过程中发现：当电力系统发生故障时(如电网中断、断电等)导致无法正常供电。而分布式电源具有分散式管理和控制能力。所以对并网后出现的问题也可以通过远程调度实现无人值守操作来解决；另外分布式光伏发电系统还可进行集中充电，这就减少了配电网电能损耗。

3 光伏发电接入对配电网的控制策略

3.1 提高电能质量

光伏发电接入电网会产生大量的谐波，这些大电流是由太阳能电池板组件、逆变器和电力电子器件等组成，其中有很多小部分都存在着严重危害。分布式光伏系统中由于其自身特点具有不稳定性以及外部环境对它造成影响而引起了人们广泛关注。在实际工程运行过程中可能出现各种问题：如分布式发电系统产生大量的谐波；电网发生故障时导致电压波动大；负载变化使供电线路损耗增大等等因素均会降低光伏发电量。

3.2 优化电能分配

分布式光伏发电系统的配电网是由多个环节组成，包括了蓄电池、控制器和逆变器。在整个并网过程中，需要将各个环节进行优化。首先要对各阶段所需用电设备进行分析。其中包含了：储能装置及组件；其次是通过控制器来控制太阳能电池板的位置；最后就是控制器与逆变器之间建立一个互联互通关系(即电压/频率)，实现光伏发电系统和电网间的能量交换和信息交互等功能。[2]

3.3 增强配电网供电能力

分布式光伏发电系统的特点决定了其建设与发展需要大量资金，同时对电网运行可靠性要求较高。因此，在配网设计过程中要充分考虑到经济性和安全性。首先可以选择合适地区进行选址。其次是根据当地实际情况来确定最佳布局位置；最后就是通过分析研究来提高供电能力以及减少电能损耗等方面做出合理规划；此外分布式光伏发电系统还能够为用户提供更好的电力供应服务，同时也降低了建设成本、提升电网稳定性。

3.4 减少网损

分布式光伏发电的建设对配电网运行带来了很大程度上的好处，但其也存在一定缺点，比如，占地面积大、占地多。所以在实际配电网络中应充分考虑到这些因素。

首先是要合理规划布局和设计容量；其次就是要提高系统稳定性与可靠性；最后一点就是减少设备投资成本等措施来降低整个电力网产生波动性影响的可能性发生概率值大小。分布式光伏发电具有建设周期短、运行灵活以及可再生资源较多等优点。

结语：

近年来，随着经济的发展，电力需求量不断增长，而我国光伏资源相对匮乏。因此分布式供电系统应运而生。本文通过分析并比较了配电网中不同模式下分布式电源对电压稳定性以及电能质量产生影响。同时结合实际情况提出相应解决方法：在考虑发电成本及输电能力后建立光伏电站与配电网之间互联互通关系模型；通过计算得到各组件功率因数，为后续设计的逆变器配置提供参考依据等建议性意见。

参考文献：

[1]贾环.分布式光伏发电并网对配电网的影响分析[J].电力设备管理,2021:3(235-237).

[2]李知奎.关于分布式光伏发电并网对配电网的影响分析[J].《电子世界》,2016:146-146.

作者简介：顾欣（1983-06），女，汉族，本科学历，助理级工程师职称，籍贯河北省石家庄市；