分布式电源光伏发电对低压电网的影响

分布式电源光伏发电对低压电网的影响 毛金 张瑞文 王岢 国网北京昌平供电公司    北京 102200   

摘要：近年来，在国家相关政策驱动下，分布式光伏电源在全国各地持续保持高速增长，随着分布式光伏装机不断增加，其对电力平衡、无功调节、电能质量控制、营销业务管控等提出了更高要求的同时，也给低压电网带来了新的挑战。基于此，本文在概述分布式光伏发电的基础上，以我国某山区PV-system的并网点为研究对象对分布式电源光伏发电对低压电网的影响进行了深入的探讨，并提出相应的解决方法，以供参阅。

关键词：分布式电源；光伏发电；低压电网；影响；解决方法；PV-system

1分布式光伏发电

1.1分布式光伏发电的概念

太阳能是一种分布广泛的清洁能源，分布式光伏发电通过对太阳能的有效利用，可以有效降低化石能源的使用，因此具有广阔发展前景。太阳能发电有两种方式，分别是光-热-电方式以及光-电方式。前者效率低、成本高，一般不采用。后者就是我们所说的光伏发电，即利用光生伏特效应将光能直接变为电能的技术。分布式光伏发电是指位于用户附近，所发电能就地利用，以10kV及以下电压等级接入电网，且单个并网点总装机容量不超过6MW的光伏发电项目。

1.2分布式光伏发电系统的组成

1.2.1光伏阵列

光伏发电主要依赖的器件是半导体光电二极管，单个光电二极管输出功率非常小，而多个光电二极管串并联则可输出较大功率，即形成光伏阵列，输出电流，是光伏发电系统的核心部件。

1.2.2直流汇流箱

保证光伏组件有序连接，减少光伏阵列与逆变器之间的连线，内含直流熔断器和断路器等结构，除了具有防雷功能外，还具有汇流箱失效报警，数据采集功能。

1.2.3直流配电柜

把光伏发电电能分配下级不同站点的配电设备，对负荷提供保护和监控。

1.2.4并网逆变器

将光伏发电产生的直流电能转变为交流电能，分为集中逆变器和组串逆变器。

1.2.5交流配电柜

统称为交流动力配电中心，是配电系统的末端单元，是分散的小容量配电设备。

1.2.6监控系统

主要是指对光伏发电运营情况进行数据采集、数据整理与数据应用的跟踪、考核、调剂系统。

2分布式电源光伏发电对低压电网的影响

2.1系统概况

本文以国内某山区PV-system的并网点为研究对象。通过对低压电网影响要素分析，确定应对对策。该分布式光伏发电系统的装机容量为10-MW。交流电低压电网接入点380-V。在笔者实际调查中得出，在PV-system介入电网以后对于该电网的影响十分突出。

2.2电能质量影响

经调查发现，在低压电网和PV-system并网之后，逆变器应用的高频调制频频发生谐波现象。在PV-system和大电网一同工作时，储蓄电能在电压上能够同步保持一致。当然会在持续工作以后引起谐波进一步放大现象。这种谐波通常真实存在。必须强调的是在PV-system中，系统能量为太阳。所以很多情况下人们做不到稳定性控制。虽然本次调查对象的山区有着充足的光照，但偶尔也会经历多云、阴天和降雨这类现象。在阴天和降雨天气作用下，PV-system无法保障自己的工作质量和效率，不稳定的发电能力会影响到电网运行。PV-system频频出现闪变和电压波动现状。此外，配网系统并网后同样也会呈现出复杂性问题。此时需要做电能分配、传输、集中工作，而这一现象同样也会让电网工作面临巨大压力。

2.3孤岛效应

孤岛效应指的是在PV-system在进行并网后时常会遇到的问题。该系统作业和大电网属于对立关系，只有极少数条件为紧密关联关系。如果大电网陷入故障以及停电，如果PV-system没有充分了解具体情况，就直接为电网供电很有可能会浪费大量电能，使得维护人员、电网检修人员受伤。此外，在PV-system陷入故障以后，并网运行中，大电网电能同样也有一定概率会进入到PV-system。该现象一般发生在电压相同情况下。其结果就是PV-system陷入异常状态。假设此时低压电网受到了单相PV-system影响，就会出现三相负荷欠相供电问题。由于本次研究对象为单相PV-system，因此需要考虑到这一风险。

3分布式电源光伏发电对低压电网的影响的应对办法

3.1电能质量影响的解决办法

不论是应用什么手段都无法彻底解除PV-system对于电能质量造成的负面影响。但在实践中却可以应用各种各样的应对措施。例如，利用技术性手段尽可能降低影响级别。对于本次研究对象的问题解决，当地政府选择统筹管理建设工作，具体分析项目条件和情况。规划中要选择合适的电能质量治理装置，并将其与PV-system其中一端配置到一起，测试系统的功能和问题。并网前参照固定标准，保障控制有效性超过60%。蓄电池容量方面，要确保其容量超过系统总发电容量，也就是能够满足16-32h的供电。在满足各种基础要求以后，为系统提供电能，保障输电供电稳定性，在临时条件下解决供电要求。

3.2孤岛效应影响的解决办法

由于孤岛效应缺少规律性，因此提升作业效率的关键在于使用分布监控办法。该方法的应用需要充分结合PV-system的情况和低压电网并入点情况，合理安置设备。假设作业无法有序推进，并且不继续供电，就要将这个信息快速发送回管理端，让PV-system不继续输电。大容量蓄电池此时要发挥作用，保存与管理多余电能。在蓄电池容量满了以后不继续发电。设备侦知PV-system无法正常工作，就需要自行发出警报。此时的PV-system不会继续接收各种电力资源，用该方法保护系统、保护电能资源。

3.3模拟实验

模拟实验可以更好的检验与掌握PV-system在并网以后的实际状况。通过参照计算机条件和能力，打造模拟系统，分析工作状态、工作状况。利用电能治理技术控制质量，发挥智能技术和检测手段作用。实践中需要模拟计算机的运作参数、数据情况。检验的动态指标包括PV-system工作异常、低压电网工作异常、天气状况。假设无法正常运行就会第一时间发出警报。警报会通知与传达每一处设备，满足电网工作要求。实验数据如表1所示。

在本次实验的过程中一共做了60次重复测试，从结果看到的是谐波能够得到很好的处理。在遇到问题时每一处设备都能够第一时间给出警报，并且仅仅用了1.3s，能够满足电网硬性需求，没有发生任何危险事故，体现了该措施的重要性和价值。

4结束语

综上所述，本文在分布式电源光伏发电对低压电网的影响的研究中，主要以分布式电源孤岛效应与电能质量影响为研究对象，并分析了其相应的应对办法。首先是要做好系统建设前的规划工作，保障质量控制效果。其次是用各种检测措施分析与应对孤岛效应，并在综合评价和模拟实验中验证了可行性，证明了其具有较大的应用价值，可推广到实际中进行应用。

参考文献

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