浅析分布式光伏接入对配电网稳定性的影响

浅析分布式光伏接入对配电网稳定性的影响

邵康康

中建八局第二建设有限公司设计研究院  山东济南  250013

摘要：分布式光伏发电特指在用户场地附近建设，运行方式以用户自发自用、多余电量上网且在配电系统平衡调节为特征的光伏发电设施。分布式光伏适合安装在工业园区、经济开发区、大型工矿企业，以及商场、学校、医院等公共建筑屋顶，屋顶造光伏可以起到隔热作用，既可以省电，又可以产电。但由于部分地区用户使用量少，导致单个网点总装机容量低。在选择电压的等级时，应结合现场电网的情况，在对不同电压通过技术和经济进行对比的前提下，选择最正确的电压等级。基于此，本文将对分布式光伏接入对配电网电压稳定性的影响进行分析。

关键词：分布式光伏；配电网；电网稳定性

1 分布式光伏的应用优势

1.1 成本低，灵活变通

分布式发电电源一般体积较小，建设所需的场地空间不大，项目建设周期较短，通常应用于经济和交通条件相对欠缺的农村地域，通过微型分布式电源的布设，充分利用区域内的资源，达到发电的目的，并且分布式发电具有很高的灵活性，能因地制宜地调整，可以灵活控制电力负荷，启动所需时间较短。

1.2 保障配网的安全性

DG设备具有备用电源功效，实现不间断的电力供应，避免断电引发的风险，在峰谷电价情况下，DG设备可保障供电的安全性，对电费成本进行有效控制。在分布式电源设备工作处于独立的情况下，其并不会与大电网产生混淆，若大电网出现异常，其依然可以正常工作，确保电力的正常供应。其还可有效保护熔断器，在电力系统中，熔断器的作用不容忽视，其是一种十分普遍和常见的自动保护装置。在这种情况下，若线路中出现电流过大的情形，并且超过了线路可承载的范围，就会出现熔断器自动切断电路的情形，进而确保配电网可以安全、稳定地运转。在一般情况下，熔断器的安装位置主要存在两种情况，一是在电路的分支处进行安装，二是在变电器的高压侧进行安装。如果在电路的末端位置出现某些故障，会导致熔断器在最短的时间内完成切断操作，对电力的线路进行更有针对性的保护。同时，将分布式光伏电站接入电力输送线路中，能对线路运行结构进行科学有效的调整，从而提高其稳定性。

2 分布式光伏接入对配电网电压稳定性的影响

2.1 多个光伏电源并网的功率潮流变化

单个光伏电源接入电网对提升电压起到一定作用，光伏电源出力能满足本地负荷后安装点的电压升高。若系统在光伏电源接入前的有功缺额和无功缺额较大，光伏电源接入后仍不能满足本地负荷的功率需求，此时接入点的电压水平无明显提升。为进一步满足负荷需求，多个光伏电源将同时并入到配电网中。在多个光伏电源的共同作用下能够满足本地负荷的需求，同时也可能出现功率过剩的情况。在多电源作用下，线路的功率潮流变得更为复杂，控制单个光伏电源的有功出力不一定能解决电压越限的问题，应对原有的功率控制策略方案进行完善，考虑多个光伏电源的功率特性，制定基于全局最优的控制策略，从而最终达到优化潮流、提高系统电压稳定性的目的。

对于含多电源的电力系统可进行建模优化，搭建相应的系统仿真模型，建立适合的目标函数，采用人工智能算法进行求解。现有的算法发展成熟，如模糊算法、粒子群算法等，这类算法在多个领域都广泛应用，因此建模仿真计算能为制定控制策略和优化潮流提供有效的参考依据。

2.2 对配网规划的影响

传统配网方式较为固定，规划大多是在保证负荷升高、实现有效供电的基础上开展，依据规划中空间负荷的预测及网络特点，对方案进行科学选择和合理规划。但是，由于分布式电源具有较差的安全等级和稳定性，其会影响电网规划。具体表现如下：分布式电源与配网系统连接后，配网系统负荷值会提高；无法有效预测负荷，甚至会给将来的系统规划带来隐患；在进行配网规划时，如果受到主客观因素的干扰，使得配网负荷增加，就需要布设变电站，但由于涉及并网问题，很难保证规划方案的合理性。

2.3 无功补偿接入对配电网稳定性的影响

电力系统无功功率平衡的基本要求是系统中的无功电源可发出的无功功率应该大于或者等于负荷所需的无功功率与网络中的无功损耗之和。目前在配电网中装设无功补偿设备是改善电网的无功功率分布、提高系统电压水平的有效手段，电力系统中的无功补偿装置主要包括固定电容器（FC）、静止无功补偿器（SVC）、静止同步补偿器（STATCON）等。其中固定电容器只能收容性无功（即发出感性无功功率），其余几类补偿装置则既能吸收容性无功，亦能吸收感性无功。

电容器供给系统的无功功率大小与其所在安装点的电压的平方成正比，当安装点电压下降时，电容器向系统提供的无功将相应减小。当电网出现故障或者受到其他扰动导致电压下降时，电容器输出的无功减小将可能导致电压继续下降，无功功率调节性能相对较差。静止补偿器由电容器和电抗器并联组成，配以适合的调节装置能实现平滑地改变输出（或吸收）无功功率。当电网电压发生变化时，静止补偿器能快速地、平滑地调节无功功率，以满足动态过程中的无功需求。静止无功补偿器具有运行维护简单、功率损耗小的特点。

与静止无功补偿器相比，静止同步补偿器的响应速度更快，运行范围更宽，谐波电流含量更少，其最大优势是电压较低时仍可向系统注入较大的无功电流。STATCON的主体部分是一个电压源型逆变器，逆变器的交流侧通过电抗器或者变压器并联接入系统。在实际配电网中，投切电容器组是常见的电压调节措施，而STATCON的成本高、运行维护较为复杂，当前尚未在电网中广泛使用。

2.4 对配电网实时监控、调度、运行的影响

现有配电网的实时监视、控制和调度是由供电部门统一来执行的，现行配电网大都为放射性结构，信息的采集、开关的操作、能源的调度等相应比较简单。分布式光伏的接入使此过程复杂化，特别需要对光伏接入后可能出现的“孤岛”现象进行监测预防。当“自发自用、余电上网”模式的分布式光伏与主配电网分离后，仍继续向所在的用户电网输电，就会形成“孤岛”现象。孤岛中的电压和频率不受电网控制，如果电压和频率超出限值，可能会对用户设备造成损坏；如果负载容量大于孤岛中逆变器容量，会使逆变器过载，可能会烧毁逆变器。同时，如果主配电网停电检修或施工作业时分布式光伏防孤岛保护失灵，则会给检修或施工人员带来触电的危险。一些地区的分布式光伏因点多面广使部分分布式光伏与系统调度端通信联系薄弱，不易采集分布式光伏发电过程中产生的实时电流、电压、有功、无功功率等信息，不利于调度员的正确决策，调度命令难以及时到达，监控难度较大，易造成分布式电源无序发电，难以发挥相应资源优势和带动地方经济增长，甚至增加电网压力。

3 结束语

分布式发电建立在新能源发展之上，是一种较为科学的发电模式，可对供电结构进行优化，弥补传统供电模式的缺陷，是我国能源消费结构调整的主要形式，可对碳排放进行有效控制，保障社会的可持续发展和经济的稳定运行。为确保分布式电源被接纳，将其与大电网相协调，减少其易用性及可靠性之间的矛盾，最大化分布式电源的用户效益。开展分布式电源并网技术的研究，可确保电网规划及分布式电源规划的有效衔接。

参考文献：

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