分布式光伏電源接入對配電網的影響及應對策略研究

國網邢臺供電公司 韓勝峰 梁曉尊

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分布式光伏電源接入對配電網的影響及應對策略研究

國網邢臺供電公司 韓勝峰 梁曉尊

【摘要】近年來，我國的光伏產業發展迅速，越來越多的分布式光伏電源接入到配電網中。對于傳統的配電網絡而言，分布式光伏電源的接入勢必會打亂其運行，造成一定的不良影響。本文將對分布式光伏電源接入后對配電網的影響進行分析，并提出相應的應對策略。

【關鍵詞】分布式光伏電源；配電網；應對策略

光伏電源具有明顯的不連續性和受天氣影響的群發性，是一種間歇式電源。分布式光伏電源在接入配電網后，會讓本來是單端輻射性網絡的配電網變成復雜的多端系統。而分布式光伏電源接入配電網后會直接影響配電網的各個方面，為了避免造成嚴重的損失，必須要弄清配電網可能受到的影響并找到應對策略。

1　分布式光伏電源接入后對配電網的影響

根據實際案例的分析發現，分布式光伏電源接入后會對配電網造成以下幾點影響：

1.1對系統電壓的影響

一般的配電網都會呈現出輻射狀，正常情況下是電壓沿饋線潮流方向逐漸減弱。光伏電源的接入會讓放射狀結構的配電系統變成多電源結構，潮流的方向和大小都可能因此發生很大的變化，從而影響配電網原本穩定的電壓，其主要的影響是：

（1）配電網饋線上的電壓分布會因光伏電源的接入而受到極大影響，這些影響都是根據光伏電源的接入位置和容量大小來深入判斷的。

（2）集中在同一節點上滲透率相同的分布式電源相對于分布在多個節點上的分布式電源對電壓的支持效果更弱。

（3）沿饋線的各負荷節點處的電壓會因為DG輸出的無功支持和饋線上傳輸功率的減小而被抬高。

1.2對電能質量的影響

一般情況下都是以電力電子技術為基礎，在電網中接入分布式光伏電源。在接入光伏電源時，大量的電力電子轉換器會使非線性負載急劇上升，讓電能質量受到一定的影響：

（1）電壓閃變。電壓反饋控制設備間相互的作用帶來的影響、啟動一個很大的光伏發電站以及短時間內發生劇變的光伏電站的輸出都是引起電壓閃變的原因。

（2）諧波的大量帶入。分布式發電會使用大量的電力電子設備，這些電力電子設備會給系統帶來大量的諧波發電的方式和轉換器的運作模式都會影響諧波的幅度和階次。

1.3對配電網安全的影響

（1）注入直流分量。配電網中的電流型變壓器、計量儀表、電流式漏電斷路器、變壓器等都會因為直流分量的注入受到不利影響，受影響最嚴重的是變壓器和電流式漏電斷路器。

（2）不帶隔離變壓器的PV系統雜散電容引起的EMC。一般情況下，并網PV都要以帶隔離變壓器的方式接入。如果不以這樣的方式接入，就會在雜散電容上存在交流電時引起地線的意外斷開，給人帶來觸電的隱患。

1.4對短路電流的貢獻和非正常孤島

（1）在光伏電源接入配電網后，接入到配電網絡中的PV系統可以在配電網電壓較低和電流輸出過大的時候通過PV逆變器的處理使其不會影響整個電網的運行。

（2）非正常孤島。隨著越來越多的分布式電源接入到配電網絡中，非正常孤島的出現可能性就上升了。

1.5影響系統保護和損耗

引入PV后，配電網絡會發生很大的變化，若出現線路故障，PV將會影響整個配電系統中電流的大小、流向、分布和重合閘的動作行為。

（1）降低延時電流速斷保護的靈敏度，嚴重的時候甚至會出現拒動的情況。

（2）引起本線路過流保護的誤動。

（3）瞬時速斷保護在相鄰的線路中出現誤動，失去選擇性。

（4）重合閘可能因PV的接入不能重合。

（5）分布式電源的接入會讓配電網在運作使的系統損耗發生變化，系統的損耗可能增加也可能減少，主要取決與整個分布式電源接入配電網是的具體情況。

1.6影響整個配電網的規劃

（1）分布式電源的應用使電力系統的現在和未來都出現不確定性。當分布式電源成為大多數用戶電能供應來源的時候，負荷的增長情況將變得不可預測，而以后的配電網規劃就會成為紙上談兵。

（2）分布式電源的接入會使得配電網出現多個發電機節點，這些節點的出現會讓人難以把握整個配電網絡。這樣就使得在所有可能的網絡結構中找到最優的網絡布置方案變得更困難。

（3）分布式電源在被很多人接受的時候，這些人和使用原有的單向電源的人之間勢必會出現矛盾。他們的矛盾根本是各自使用的電源的發展問題，但要讓這兩種電源組成的配電網絡安全、優質的運行，還需要花費很多的人力、財力以及物力，且不是短時間內可以完成的。

（4）分布式光伏電源使用的一次性能源具有多樣化的特點與機組類型使得配電網絡的電源結構和利用效率成為棘手的問題。國家在進行配電網的規劃時，會因為分布式電源的廣泛應用而受到影響。

2　應對策略

（1）將有載調壓變壓器和電壓調節器等設備應用到中低壓配電網絡中，利用這些設備控制負荷節點的電壓偏移。在對配電網絡中的電壓進行調節控制時，要特別重視重負荷時間段的調節，一般是物件和夜間的負荷較重，應重點針對。

（2）對于分布式電源對電能質量的影響，一般都不能準確的將其完全消除。最有效的控制方式是通過限制PV逆變器的容量而防止特定次數的諧波產生共振，從而達到減小分布式電源對電能質量的影響。

（3）消除直流分量的注入。大量的科學研究表明，直流分量跟電路的設計參數和調制頻率在偶數次諧波產生的配電網電壓波形畸變情況下游直接的關系。所以可通過PWM逆變器過濾采集到的配電網電壓信號和提高調制頻率來消除直流分量的注入。以帶隔離變壓器的方式進行并網PV的接入，這樣就能防止EMC的出現。

（4）對于分布式電源對短路電流的貢獻和非正常孤島，并不會帶來大的危害，甚至會帶來一些好處，所以不必過分在意。

（5）可通過在配電網絡運行的過程中對系統保護進行實時監控，出現問題時及時采取措施，從而實現系統保護的完善。分布式電源對損耗的影響可能是有利的也可能是有害的，但可以通過調節分布式電源的位置來解決這個問題。

（6）根據分布式電源實際運行過程中的負荷變化情況找到大致負荷的變化規律，如果實在找不出規律，就按照可能出現的最大變化對其進行規劃。對于分布式電源的使用量和用戶之間的沖突，可進行強行規定或地域劃分且在最短的時間內完成。這樣可以保證分布式電源的應用更易控制。對于分布式電源的能源使用問題，可通過指定能源種類的方法使其得到一定的處理。

總的來看，分布式光伏電源的接入會使配電網受到極大的影響。其中有好的影響也有不好的影響，好的影響我們可以放任不管，不好的影響我們可以通過一定的方式對其進行控制，將影響降到最小。而分布式光伏電源在能源日益枯竭的當代社會對節約能源有很大的作用，所以要對其加以利用。至于對電力系統的影響都是可以盡力克服的，不能因為一些因素而放棄對社會發展有利的東西。

韓勝峰（1977-），男，河北邢臺人，高級工程師，主要研究方向：從事信息系統應用、分布式電站接入、配電網規劃等方面技術管理工作。

作者簡介：