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

杨琳琳

国网山西省电力公司运城供电公司  山西 运城 044000

摘要：光伏发电从本质上讲是可持续的电能生产方式之一，其发电原理为利用光生伏特效应（半导体材料）将太阳能直接转化为电能，从而满足用电需求和供电需求，将电能输送到电网。分布式光伏发电并网一般指利用接入低压配电网的方式进行光伏发电，具有灵活环保的特点，但其潮流分布和拓扑结构会影响配网电能质量、电能调度。可见，深入研究分布式光伏发电接入方式是非常必要且重要的。

关键词：分布式光伏发电；电网；电能质量

1 引言

光伏电源在使用期间受到光照因素的影响比较大，导致输出的功率具有波动性和间歇性特点，若接入电网则无法保证电压的稳定性，整个电网的运行控制和安全保护工作的开展也会受到一定影响，应明确光伏并网电能质量要求，确定分布式光伏发电接入电网后各项指标的具体要求，以此为依据对光伏并网进行优化与完善，保证接入方式的科学合理，实现电能的持续、稳定输送。

2 分布式光伏发电的电能特征及优势
2.1分布式光伏发电是基于现代电力工业发展理念的光伏电站，接受用户现场作为施工现场的环境，以及用户自发自用电和过量用电的运行模式。分布式光伏发电以光伏组件为基础，直接将太阳能转化为电能并加以利用。它保护了近距离发电、近距离并网、近距离转换和近距离使用的基本原则，它是现代能源企业绿色发展的重要标志。随着获得光伏发电的机会增加，影响发电并网的限制因素也越来越多，其逆变器的保护功能无法满足配电网的安全需求。当光伏能量的数量增加时，其孤岛保护的保护功能可能相互干扰，并且容易出现故障检测。
2.2分布式光伏发电系统利用新能源实现发电，具有明显的优势，具体表现为以下几方面：容易操作，能够较快启动和终止运行，自动化程度较高；装配费用低；建设的工期比较短；对环境破坏较小；良好的调峰性能；能够就地发电和输送电力，设施出现问题后依然能够输送电力，为集中供电提供保障；发电量较大，能够向指定地区输送足够的电力；考虑到系统彼此独立，因此其运行中的安全隐患比较小，能够在很大程度上降低电力输送中断的情况；运行中几乎不会产生能耗，不需要配电站的支持，能够对运行成本予以有效控制，而且在使线路耗损降低的同时确保系统稳定运行。由此可见，无论是在城乡用电模式的配置、能源结构的转型，还是自然环境的保护中，这种发电技术的应用都会起到积极的作用，除此之外还为能源安全提供保障。

3 分布式光伏发电接入电网对电能质量的影响分析
3.1引起直流偏离故障
分布式光伏发电系统易受到外部因素的干扰，经常会出现运行状态不稳定的情况，若电网系统中线管驱动电路不一致或者逆变器输出电压不稳定，会产生直流分量，在这种情况下接入光伏发电站，直流分量也会接入到电网内部，从而引起电压直流偏置，影响变压器正常工作，使其出现饱和现象，若直流分量超标会导致整个电源系统无法正常作业，光伏并网逆变器也不能进行功率的有效分配，很容易出现中断故障，无法保证整个电网的安全运行。
3.2造成谐波污染问题
光伏并网发电系统中逆变器发挥着关键作用，为防止逆变器桥臂上下开关出现直接联通现象，会在开关管内部设置死区，逆变器在运行期间应控制好信号的传输，让桥臂上下开关处于关断状态，而在这一过程中，电网中的电压值会受到电感电流的影响，导致逆变器的输出波形与理论值之间存在一定差异，这一差异主要由谐波分量和基波分量组成。逆变器运行期间开关产生的高频谐波数量比较多，会对电网电流产生影响使其发生畸变，若没有对及时消除谐波，还会引起电压畸变。
3.3出现电压波动和偏差
电网线路的抗阻性比较强，不同负荷节点的电压值会受到一定限制处于相对较低的状态，而分布式光伏发电接入电网后，会导致整个电网的运行功率发生改变，不同负荷节点的电压有所升高，容易出现超载运行情况。而且分布式光伏发电受到太阳光照的影响比较大，在天气环境不稳定的情况下，光伏电源输出功率也无法保证，整体波动比较大，从而造成配电网中电压波动，与要求标准存在较大偏差。

4分布式光伏发电接入对电能质量影响的控制策略
4.1完善储能发电体系
分布式光伏发电模式是汇流箱、初始光伏阵列、逆变器等部件的集成。一般来说，供电过程是使储能附件运行的过程。此外，光伏发电的配套管理是很重要的，如配套的网络能量控制装置、特定规格的电池、变流器等。这些设施组成了一个储能发电系统，其变流器与部署电池之间双向控制装置的连接特性。在对电压变化进行控制时，变流器起着重要作用。它不仅能够提高电压变化的稳定性，而且能够根据不同时段的功能将其转化为恒定电压。在直流侧结构中，电压将控制谐波，以确保交流的稳定性。在实际并网过程中，这种交流装置是储能系统所必需的。特别是在电源模式下，交流装置能实现如充电和放电期间的平衡控制和负载控制等功能。
4.2调节变压器变比与光伏电源接入位置
通过调整配电网的变比，能够提升分配线路电压的科学性，减少偏离预期的程度，防止和供电范围不匹配。此外，技术人员需要首先调整变压器，然后干预光伏电源。在此期间，他们需要实时检测线路状况，对其进行反复操作，确保确保达到预期效果。如果一些配电网系统无法调整变压器，技术人员需要对分接头的压力进行改变。如果仍然不能平衡电压，就需要对其他类型的变压器进行更换，并选择具有有载调压功能的最佳设备，以便进行有载调压，帮助达到范围和速度标准。由于光伏电源会受到阳光和辐射强度的影响，导致输出波动。如果输出逐渐增加，配电网的线路潮流将减少。要想解决这一问题，可以调整光伏电源的接入位置，使电压变化保持在合理的偏差范围内，从而提高配电网的稳定性。

4.3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。
4.4实施多维度台区负荷优化治理
开展现场勘察，掌握好现场第一手资料，做好台区改造项目的储备和优化调整，按照轻重缓急推动改造项目有效实施。运用好运维手段，将同一个村内不同台区负荷情况摸清楚，以便通过调节重过载台区负荷至轻载台区的方式，解决过负荷问题。合理地轮换变压器或增容变压器，解决分布式光伏发电并网造成的重过载问题。

5 结束语

综上所述，随着社会的发展，人们对用电安全性和稳定性的要求也越来越高。分布式光伏发电技术作为一种新型的发电技术，实现了太阳能到电能的转换，在配电网系统中得到了广泛的运用，促进了我国经济的发展和电力事业的发展。但分布式光伏并网发电系统并入配电网系统以后，也给配电网系统的安全运行和配电网的稳定性造成了重大的影响，配电网质量问题也日益突出。同时，人们对配电网电能质量也越来越高，因此，加强对分布式光伏并网发电系统接入配电网后对电能质量产生影响的分析，对于找出解决电能质量问题的办法显得尤为重要。

参考文献：
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[2] 李梁.分布式光伏发电系统的并网技术应用[J].电力设备管理,2021(07):102-103.

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