光伏接入配電網調壓問題研究

錫林郭勒電業局調度處 陳艷芳

光伏接入配電網調壓問題研究

錫林郭勒電業局調度處 陳艷芳

小型光伏電站接入配電網后對配電網的潮流、電壓等造成一定影響，為滿足用戶對電能質量的要求，現有配電網需根據光伏接入情況相應調整保護配置和電壓調節方案。本文研究配電網中光伏電站接入情況，正確評估了光伏電站接入對配電系統帶來的影響。

光伏；配電網；調壓

1 背景

目前，居民光伏項目并網發電成功的案例越來越多，國家也在大力支持清潔能源發電并網，一些小型光伏電站正在源源不斷地接入配電系統中。小型光伏電站接入配電網后為用戶帶來了一定的便利，但由于光伏發電受天氣等因素影響較大，發電出力較不穩定，這對配電網的潮流、電壓等造成一定影響[1]。這就要求配電網進行相應調整，來滿足用戶對電能質量的要求，現有配電網需根據光伏接入情況相應調整保護配置和電壓調節方案，從而使配電網安全、穩定、優質地供電。

配電網一般采用放射式、樹干式及手拉手環網接線方式，其選擇主要取決于用戶分布及用戶對供電可靠性的要求。長期以來，我國的配電網接線形式大多數采用以架空線路為主的放射式供電方式，光伏電源接入后，配電網將從一個輻射狀的網絡變為一個遍布電源和用戶互聯的網絡[2]。傳統配電網中線路潮流總是從變電站流向用戶，有功逐漸減少，電壓逐漸降低。當光伏接入配網后，其線路潮流就隨著光伏接入的位置、容量的變化發生改變。

2 案例分析

現就一1 0 k V配電線路進行分析。線路型號：L G J-150/25，長度L=18km，總負荷數為10，單位長度內線路阻抗為Z=0.21+j0.32，線路總負荷為：PL=5MW，QL=1.6Mvar。光伏出力P=1MW，功率因數cosφ=0.9（滯后）。負荷分布及電壓情況見表1。

表1 節點負荷數據

2.1 光伏接入點對電壓的影響

假設光伏滿出力，改變光伏接入配電網的位置進行計算，電壓分布情況見圖1。

圖中方案1為光伏電站不并網運行，方案2為光伏電站在2點處并網，方案3為光伏電站在4點處并網，方案4為光伏電站在6點處并網，方案5為光伏電站在9點處并網。從圖1可以看出，光伏出力穩定時，改變光伏接入配電網位置，配電線路各負荷點處電壓隨之改變，方案5中各點電壓明顯高于方案2中各點電壓，說明光伏接入點越靠近電源點側，其對電壓影響越小，越接近線路末端，其對電壓影響越大，甚至造成電壓越限情況的發生。

2.2 調壓方案

以上計算結果顯示，光伏電源并入配電網會導致現有配電系統整體電壓升高，現有配電網在滿足電壓合格率要求的情況下，并入光伏電站后可能導致電壓越限，電壓合格率下降，不能滿足用戶對電能質量的要求。

目前，我國規定的10kV配電網電壓允許偏移為額定電壓的0～7%。為使配電線路各點電壓在光伏電站投入和退出運行的情況下均能滿足電能質量的要求，必須提出新的電壓控制方案，合理配置無功補償容量，改變配電線路的無功潮流分布，將配電網中各點電壓控制在合格范圍之內，從而提高用戶處的電壓質量。

根據2.1分析結果可以看出，當光伏電站0出力運行時，各點電壓均在允許范圍內，當光伏電站從節點9處并入配電網時，會導致線路接近末端處的負荷電壓高于10.7kV，超出電壓允許偏差范圍。若長期過電壓運行，會縮短用戶電氣設備使用壽命，甚至造成損壞，所以配電網必須控制電壓，使其在合格范圍內運行。當光伏電站滿出力投入運行時，采用以各點電壓偏差在允許范圍內為目標，避免電壓最高點越上限的方法確定補償容量和位置，現制定4個調壓方案，方案1：不進行補償；方案2：在4點處補償0.08（Mvar）感性無功；方案3：在6點處補償0.05（Mvar）感性無功；方案4：在9點處補償0.03（Mvar）感性無功。

圖1 電壓分布情況

根據所制定的調壓方案進行計算，配電線路各負荷點電壓均控制在允許范圍之內（小于10.7kV），具體調壓效果如圖2。

計算結果顯示，在不同負荷點處進行無功補償均可達到控制電壓的目的，且效果明顯，但補償容量有所差異，在光伏電站并網點處同時增設無功補償裝置（電抗器或SVG），進行就地補償的方案是最經濟合理的。

圖2 調壓效果

3 結論

光伏產業的不斷發展與壯大，居民光伏電站并網發電需求的不斷增加，使現有配電網不得不與時俱進，調整結構與策略，來保障用戶供電的優質性。本文通過對含光伏發電的配電系統進行分析研究，事先確定在什么情況下需要進行調壓，且提前制定調壓方案，確定無功補償位置和容量，通過計算驗證調壓方案的正確性和有效性，為調壓分析提供了理論依據。

[1]吳財富，張健軒，陳裕愷，等.太陽能光伏并網發電及照明系統[M].北京：科技出版社，2009：14-15.

[2]梁才浩，段獻忠.分布式發電及其對電力系統的影響[J].電力系統自動化，2001 (12)：53-56.