基于新型电力系统的分布式光伏并网运行研究

基于新型电力系统的分布式光伏并网运行研究

成丽红、王娟

内蒙古电力（集团）有限公司 

摘要：在碳达峰及碳中和目标的推动下，我国光伏应用市场不断保持快速增长的势头，光伏产业进入了快速发展的阶段。光伏发电具有随机性、周期性和波动性的处理特点，具备分散多点、类型繁多、独立控制等优势。现阶段，因分布式光伏运行可能影响电网运行，出现监测不足等问题，造成电网电能质量受到影响或者电网系统功率因素降低等问题，出现配电网接纳能力不足和电网设备利用效率下降等问题，营销部门需要实时掌握分布式光伏运行信息。一旦出现分布式光伏运行影响中低压电网渗透率，导致电力系统运行方式的改变，就需要及时调整电力系统，并进行安全可靠性研究。

关键词：新型电力系统；分布式光伏并网；运行研究

1. 我国分布式光伏并网运行概述

1.1分布式光伏发展现状

分布式光伏的规模化发展以及并网的能源结构优化，给新型电力系统构建提供了关键举措。近些年，我国战略规划、技术创新和技术攻关等多个领域都出台了管理举措，从政策引导、市场发展、技术驱动等多个维度强化了分布式光伏的应用。2021年，窝沟分布式光伏的新增容量已经超越了集中式光伏，实现了里程碑式的跨越。到2022年年底，我国的分布式光伏累计装机容量达到157.62GW，35kV、20/10kV、380/220V的电压等级的接入容量占比分别为3%、30%、67%；电站的累计数量已经突破了4000000户/座，且99%以上都接入了中低压配电网，呈现出单机小、数量多、电压低、分布无规律等特点。在河北、山东等地占据了较大负荷占比，其范围和比重也在不断扩大。

1.2分布式光伏发电的主要并网方式

我国当前的光伏发电并网方式分为两种形式：集中式和分布式。在“光伏+”相关代表政策及我国整县开发模式的推动下，分布式光伏发电已经发展为清洁能源的主要应用方式之一。分布式光伏发电需要集中接入、统筹规划、联合管理，保证了设备的涉网性和一致性，改善了发电利用率和运行维护的效果，避免了电压超限、增加线损和潮流反送等情况，推动了分散式并网的发展。同时，可在新型电力系统背景下保证光伏配网的可靠性，综合考虑主体开发、选址定容，确保有序并网，实现最大程度的用户清洁性，实现合理并网。

1.3分布式光伏典型运行模式

在国家政策支持和市场激励引导的共同作用下，我国的分布式光伏能源发展与微电网紧密关联，同时联动了虚拟电厂、聚合商和综合能源服务等新技术和新概念，在全新理念的多元指导下实现市场的多方发展，并网电压等级需要向用户侧分布式的资源进行整合和系统参与，完成运行及用户交易。通过分布式光伏发电规模的调整能够实现新型电力运行模式的应用与发展，也推动了智能电网的接纳和控制水平，实现更高水平的电力系统综合发展。

2. 分布光伏并网运行在新型电力系统的优势

2.1提高电力系统的供电可靠性

分布式光伏电源具有分散性、独立性和可控性强的特点，能够在电网出现故障时提供电力供应，提高电力系统的供电可靠性。在新型电力系统中，通过合理的规划和布局，将分布式光伏电源接入电网，可以有效缓解因电网故障导致的停电问题，提高电力系统的供电质量和稳定性。

2.2促进可再生能源的消纳

分布式光伏电源是一种清洁、可再生的能源，通过将其接入新型电力系统，可以促进可再生能源的消纳和利用。在电力负荷高峰时段，分布式光伏电源可以提供一定的电力供应，减轻电网的供电压力，同时减少化石能源的消耗和环境污染。

2.3优化电力系统的能源结构

分布式光伏电源的接入可以改变电力系统的能源结构，提高清洁能源的占比。通过合理的规划和布局，可以将分布式光伏电源与储能系统、微电网等相结合，实现能源的互补和优化利用，提高电力系统的能源利用效率和经济性。

2.4推动电力市场的改革和发展

分布式光伏电源的接入可以促进电力市场的改革和发展。在新型电力系统中，分布式光伏电源可以成为电力市场的重要参与者，通过与其他市场主体的竞争和合作，推动电力市场的竞争和创新，提高电力市场的效率和公平性。

3. 分布式光伏并网运行的优化措施

3.1利用分布式光伏配电系统随机波动性

首先利用统计学的原理进行分布式光伏配电系统随机波动性特点的分析，检验速记分布曲线和正态分布曲线的特征和趋势。然后结合环境情况、辐射强度及风力风向等进行光伏出力特性干扰因素的方差分析，找到影响因素对于结果的影响程度。接着进行因素筛选，提炼出自变量和因变量，分析出分布式光伏配网的随机波动特征，校验特性分布曲线以及正态分布曲线，让光伏配电能够描述出随机特性分布趋势。最后伴随环境、气温、辐射等的变化，构建多重线性的回归分析模型，综合考虑各类因素实现配电网的模型构建，满足电力系统出力情况的线性预测，得出随机分布趋势的结论。

3.2使用最小二乘法预测配电系统短区间输出功率

在实际的管理过程中，可以利用最小二乘数的方式推动支线的拟合，保证原有的传统数值能够被有序替代，保证聚类的辐射强度在中心进行平均分区，进而对光伏配电的系统进行类别的科学划分，总结出每一个时段周期内的光伏配网权重和系数的模型建立，更加科学地进行系数加权，保证求和，实现最大概率预判，满足状态调整，确定好光伏配电系统综合预测和范围调整，真正解决系统的各项问题，做到科学管理。

3.3调节和优化分布式光伏配电系统

分布式光伏配电系统的配置能够选择配电系统的最低损耗，符合三分之二原则，实现最小配电有功损耗的配置目标，进行光伏系统优化和定容，利用太阳能实现能量转化和电力并网，促进配电系统维持最稳定的状态，实现分布式光伏配电静态数据信息分析。使用雅可比的矩阵形式进行计算，分析出分布式光伏配电的节点电压与功率输出灵敏度，在满足相关的稳定状态要求的情况下，保证各个节点符合极限并网条件，完善分布式光伏配电的功率配置，最终达成分布式光伏的配电接入目的。

3.4优化光伏配电系统的并网运行区间

分布式光伏配电系统的并网节点满足电源容量的目标函数设计时，配电系统功率可以实现条件约束，建立分布式光伏配电网络的非线性回归，综合考量配电系统分布式光伏并网节点，计算出出力和并网节点的电压存在不确定性。同时，要持续优化光伏配电的系统运行区间，结合上述优化的整体过程，满足最佳配置，实现鲁棒性最优解，然后控制末端电压在稳定的区间内提升3%～11%。

3.5设置分布式光伏配电系统仿真平台

从实际情况来看，智慧化系统需要不断创新和发展，最终实现可视化仿真平台保证分布式配电系统的设置。对分布式光伏配电系统进行调控和模拟，要保证配电系统当中能够有效输入已知的信息，然后模拟分布式光伏配电系统拓扑图的绘制，通过相关形式能够展现稳态系统潮流分布，保证节点电压，满足支线馈线功率输出。此外，模拟系统要结合光伏并网的实际情况，绘制出相应的运行界面，按照节点输出功率和电压的变化趋势进行综合呈现。

结语：

随着全球能源结构的转型和可持续发展理念的深入人心，分布式光伏并网运行在新型电力系统中的作用日益凸显。通过提高供电可靠性、促进可再生能源消纳、优化能源结构以及推动电力市场改革，分布式光伏并网运行不仅有助于电力系统的转型升级，也为实现绿色、低碳、高效的能源利用方式提供了有力支撑。

参考文献：

[1]栗峰,丁杰,周才期,等.新型电力系统下分布式光伏规模化并网运行关键技术探讨[J].电网技术,2023(11):1-16.

[2]吴安平.新型电力系统高质量发展需要解决的关键问题[J].风能,2023(6):8-12.

[3]林楚.《新型电力系统发展蓝皮书》发布制定新型电力系统“三步走”发展路径[N].机电商报,2023-06-12(A6).