分布式光伏發電如何與配電網協調發展

趙軍亮

國網河南省電力公司新鄉供電公司

分布式光伏發電如何與配電網協調發展

趙軍亮

國網河南省電力公司新鄉供電公司

能源和環境的危機，促進了太陽能等新型可再生能源的開發利用。分布式光伏發電充分發揮了光伏發電與分布式技術的綜合優勢，成為了新型可再生能源開發利用的重要方式，這類方法雖能避免分布式光伏發電接入可能對配電網產生的不利影響，但也從根本上限制了分布式光伏發電的發展。電網已經成為國內外學術和工程應用技術研究的重點領域，為分布式光伏發電發展創造了廣闊的空間。分布式光伏發電和主動配電網技術雖然有著密切的內在聯系，但在發展進程以及關注點上也有一些區別，相互協調則更有利于促進二者的共同發展。

分布式光伏發電；配電網；協調發展

1 分布式光伏發電

首先，與傳統配電網負荷的單向潮流不同，分布式光伏發電裝置的接入將在配電網中形成雙向潮流，另外，太陽能輻射強度的隨機波動性，直接決定了分布式光伏發電裝置輸出功率的可預測性和可調度性差。因此，分布式光伏發電將對配電網的電壓特性、繼電保護、短路特性等嚴生影響，對配電網是一個潛在的不穩定因素。

其次，分布式光伏發電嚴生的電能，一般都需要利用電力電子裝置進行電能變換后才能并入電網，而電力電子裝置工作產生的諧波，可能對電網的電能質量嚴生不利影響。另外，電力電子裝置在動態調節和控制慣性、過載能力、故障穿越能力等方面，與傳統發電機有很大的差異，也被看作是電網穩定運行的潛在風險。當分布式光伏發電接入容量的比例較小時，這些特性差異對電網的影響可以忽略，而隨著接入容量比例的不斷增加，其對電網穩定性的威脅也越來越顯著，并終將達到電網難以耐受的程度。

最后，分布式光伏發電在投資和嚴權主體，以及建設位置分布上更傾向于分散，應用環境以及客戶的需求也更加多樣化，調度和控制的要求更加簡便靈活和多變。如果沿用傳統電力系統相對集中的規劃、設計建設以及管控模式，將在很大程度上限制分布式光伏發電技術優勢的發揮。因此，分布式光伏發電的推廣應用，給配電網運營管理以及相關行業技術標準和規范的制定與執行都提出了新的要求。

2 配電網關鍵技術

2.1 柔性組網技術

結合配電網連接方式及設備型式，利用各種電力電子裝置，通過柔性變壓、雙向潮流控制、電能質量治理、不間斷供電等多種柔性控制技術，為電網提供靈活調節能力，使交流、直流、交直流混合等多種網絡結構發揮各自優勢，互聯共存，提升分布式光伏發電接納能力、供電可靠性和供電能力。

2.2 保護技術

基于模式識別、多信源、大數據等技術，通過直流保護、自適應保護、網絡保護等技術，實現故障的準確判斷、可靠隔離和故障區段的準確識別。

2.3 即插即用技術

基于標準化接口，結合感知元件和信息交互技術，管理本地與配網間的信息和電力雙向流動，具有自檢測、自診斷、自保護功能，能夠被配電網自動識別，并在線自動納入管理。

2.4 新能源接入電壓控制技術

新能源接入增大了電壓調節難度。通過本地和全局電壓協調控制，一方面對本地電壓控制環節和控制能力進行實時跟蹤和實時預測，向系統預報本地無功需求和無功可調節量，由系統進行全局優化;另一方面根據系統指定的電壓控制值，通過本地各無功電壓控制環節的聯合控制，保證接入點新能源接入的電壓安全。

2.5 可再生能源高滲透區域諧波治理技術

為了適應大量間歇波動性可再生能源、電力電子裝置、不平衡和非線性負載接入，需解決這些單元之間引起的諧波超標和諧振問題。利用可再生能源并網變流器、有源濾波器等電力電子裝置吸收諧波，并為系統提供一定的阻尼抑制諧振，保證配電網的安全穩定運行和高質量供電。

3 分布式光伏發電與主動配電網的協調發展分析

3.1 政策規劃

目前我國分布式光伏發電與主動配電網的有效結合方式主要有3種：1)在電網架構薄弱地區、缺電地區，以提高地區供電能力為主，提高有效供電過程中電壓的穩定性、電壓自適應控制、分布式光伏發電的高滲透率接入、并離網切換，以及微網運行控制等技術方面的改進；2)以城鎮地區為主，分布式光伏發電密度較高、接入點分散，以供電電能質量控制、提高能量利用效益、優化控制潮流特性等技術改進為重點研究內容；3)工業園區等生產區域，分布式光伏發電以大規模、連片式、流暢性為主要特點進行電壓供應，需要解決的是遠程調度、繼電保護、功率預測等技術工作。

3.2 技術規范

隨著近年來分布式光伏發電的應用推廣，技術規范的約束方式多體現出的弊端越來越顯著。分布式光伏發電與主動配電要協調發展，必須對傳統配電網進行升級，構建完整的創新和發展體系。在當前的分布式光伏發電技術的發展階段，主動配電網的進步和發展，對提高電力系統的可調度性和穩定性都具有重要價值。在未來主動配電網發展的高級階段，技術特征應該會集中體現在主動配電網的內部負荷、儲能裝置、分布式發電裝置、能量管理系統等各項技術內容之間的聯合調控和配合程度上。技術規范是指通過循序漸進的方式，引導傳統配電網向主動配電網進行轉換。

3.3 實驗示范

通過對分布式光伏發電與主動配電網的結合方式和應用典型進行實驗示范，對電力供應薄弱區域進行重點實驗，研究控制技術的開發和發展。城鎮內，主動配電網絡通過借助儲能設備和負荷管理，重點對分布式發電裝置的靈活接入和分散運行進行觀測、研究，從而確定針對整個供電網絡的控制策略。調節負荷、儲能裝置、分布式光伏發電的控制等，需要在配電網內部的功率和電壓處于一定范圍內時，才能保證配電網的安全穩定和高效運行。

結語

借助主動配電網技術的支撐，分布式光伏發電可望實現寬限接入，并通過與儲能裝置、負荷的聯合調控，發揮更大作用，具有更廣闊的發展前景。主動配電網關鍵技術的研究是當前的熱點，為了更好地促進分布式光伏發電和主動配電網的協調發展，應該在政策規劃、技術規范和實驗示范等多個方面，結合雙方特點和要求，合理設計發展路徑。

[1]繆立恒.分布式光伏接入對配電網穩態運行影響的研究[D].華北電力大學,2015.

[2]楊永標.光伏電站分布式接入配電網保護研究[D].南京理工大學,2013.