分布式光伏接入对配电网电压稳定性的影响

分布式光伏接入对配电网电压稳定性的影响

杨海燕

国网盱眙县供电公司 211700

摘要：光伏电站受到光照、温度等外部条件的影响，其内部的电缆、变压器等元素可能对并网电流、电压等因素造成影响，从而影响到电网电能质量。本文简要分析了分布式光伏电源并网的危害类型，提出了电能质量控制措施，希望通过本文的论述能够有效控制光伏电站对所接电网电能质量的干扰水平，保障电网电能传输质量。

关键词：谐波；储能元件；调度模式

对于电网而言，随着分布式发电功率的越来越大，分布式发电对电网的影响也逐渐增大，对于分布式光伏发电的指标要求不能仅仅局限于电压、电流、功率因数、孤岛、谐波、闪变、短路能力等传统的规定，还必须将分布式光伏发电装置纳入整体电网的潮流中来考察和管理。未来光伏电站接入电网的核心要求就是光伏电站接受电网调度、实时监控以及参与电网管理，这样才能提高电网运行的可靠性和电网调度的灵活性。

1分布式光伏电源并网可能造成的影响

1.1谐波干扰

光伏电站产生的谐波主要来源于光伏逆变器。如图1所示，为光伏电源并网接线图。在逆变器运行期间，将会形成谐波，对电能质量产生的威胁表现为：

（1）谐波形成时，引起旋转电机运行受阻，增加运行损耗；其次是产生机械振动、噪声和谐波过电压，将会影响电能供应的稳定性。

（2）谐波电流能够提升变压器绕组损耗值，使其处于较高温度环境中。谐波在一定程度上，增加了变压器运行噪音，谐波源形成的谐波电流，在经过变压器时，受到了谐振作用，将会引起变压器发生损坏问题。

（3）交流电网中存在的电压畸变，将会形成变流器控制角存在不等问题，在正反馈作用下，提升系统电压发生异常的可能性，引起整流器运行不畅，严重时将会引起换相设备发生破损。

（4）谐波会引起电容器局部放电，且极易与无功补偿电容器组引起谐振或谐波放大，损害电容器，对电力电缆也会造成电缆的过负荷或过电压击穿。

（5）谐波在运行期间，对继电保护、自动化运行系统产生干扰，会引起误动和拒动等问题。

1.2电压波动

受天气影响，光伏电站功率曲线会随云量、温度等变化而波动变化，导致电网电压的波动。频率在1～10Hz之间的电压波动会引起照明白炽灯和电视画面的闪烁，让人们产生视觉不适感，这类干扰称之为“闪烁”或“闪变”(Flicker)。当闪变现象较为强烈时，将会引起电机转动失稳问题，甚至损坏电子装置，对电网形成较为严重的公害威胁。

1.3三相电压不平衡

在故障情况下可能发生逆变器三相触发不对称及缺相，导致并网点三相电压的不对称。鉴于光伏电站辅助系统中单相负荷很小，实际三相电压不平衡度可不予考虑。

2电能质量控制措施

2.1中心控制

2.1.1提升配电网调度的协调性

配电网在实际接受调度指令时，将会采取指令响应措施，分布式光伏发电系统予以联动，针对逆变器运行期间产生的输出功率，实施调度指令的执行程序。然而，在此期间，调度指令的执行程序，含有不稳定性、渐发性等特点，对光伏列阵运行的功率参数产生威胁，由此形成功率不匹配问题，降低调度指令运行效果，影响着光伏电池能够输出功率的最大值。以超级电容器为基础，加强储能装置运行问题的解决效果，提升配电网调度指令执行的系统协调性。

2.1.2采取低电压穿越形式

配电网在日常运行期间，将会发生不小于10%的电压偏差问题，应针对光伏发电系统开展电压调整措施，加强电压控制效果。针对光伏并网运行时实际产生并网功率，开展的有效处理措施为：在控制方案重对无功补偿容量进行容量消减，以此科学规避逆变器过流问题，例如投入后动态无功补偿范围从感性20Mvar到容性20MVar。可完全满足光伏电站（包括110kV出线）的无功需求，在保障最佳发电方式（光伏逆变器功率因数为1.00）下，提高光伏电站并网点无功电压控制能力，并优化光伏电站运行的电压质量，保证电网连接点的电压波动满足国标要求。

2.1.3优化储能元件荷电状态

以光伏发电系统运行能力为基础，全面提升其运行品质，将其运行的稳定性、抗干扰能力，作为切入点，应采取的有效措施为：保障电压取值的规范性，加强电压运行具有连续性，对电压开展有效的控制措施；如若电容器运行电压较小，可采取充电方案，提升电压补充效果；如若运行电压较高，应有效释放电能，防止其超出标准范围。为此，借助恒功率原理，加强充电、放电的运行有效性，提升电容器能量自控效果。

2.2本地控制

如图2所示，作为配电网本地控制的结构图。依据配电网本地控制的实际构成，应科学调整电容器与逆变器两者设备之间的契合度，可采取的有效控制措施为如图2。

3案例分析——以某光伏电站为例

3.1搭建仿真模型

以某分布式光伏发电项目为案例，总装机容量60MWp，具体数据如下：a.逆变器容量：等值处理前容量为40kW，等值处理后容量为1920kW。b.逆变器数量：等值处理前容量为6×8=48台，等值处理后容量为1台。c.变压器容量：等值处理前容量为1600kVA，等值处理后容量为1600kVA。d.变压器数量：等值处理前容量为1台，等值处理后容量为1台。

3.2仿真分析

3.2.1调度模式

结合实际制定的配电网调度方案，有序开展仿真实验，验证此种方案的可行性。光伏电源自身运行的母线电压，以直流形式运行，具有较强的稳定性。当配电网以功率为主题，发出调度指令时，系统执行程序，借助仿真验证获得科学的调度程序。仿真实验现象：当响应时间取值范围为[0.1，0.2]秒时，系统将会在短时间内提升光伏列阵的运行功率；当响应时间取值范围为[0.2，0.4]秒时，分布式光伏的调整项目为无功与有功两种调度效果。基于电容器具备较为优异的协调性，有助于保持光伏调度指令响应与执行的稳定性。此种优化方式能够提升功率响应速度，使其在前馈环节中获得优异的运行效果，科学防止直流母线电压发生浮动问题。

3.2.2调频模式

以配电网调频为仿真主题，开展实验时发现：如若电频存在偏移现象，光伏电源将会相同与调频，以此升母线电压运行效果。在执行配电网系统调频程序时，应将800伏特电压设定为基础性条件，科学控制电压偏差，将偏差控制在0.625%范围内，以此保障母线电压运行的抗干扰能力。

3.2.3低电压模式

在低电压模式的仿真实验中，科学调整配电网设定电压，以母线电压运行条件为基础，保障配电网电压优化的有效性。如若光伏系统运行电压不大于0.98Un，逆变器将会予以响应，将系统运行形成的无功功率，输送至配电网系统中。

4结论

综上所述，以配电网电能质量保障为基础，开展各项调节功能的优化设计，提出了中心、本地两个方面的控制措施。借助仿真实验过程，能够发现中心、本地两种控制措施具备可行性，有效完成光伏并网储能元件的科学调整程序，有效提升直流母线电压运行的抗干扰能力，切实提升配电网电能运行品质。

参考文献

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