分布式光伏接入低壓配電網對電壓的影響

嚴實

(湖北省電力裝備有限公司，湖北 武漢 430000)

1 引言

隨著全球變暖對環境影響的逐步惡劣，清潔能源的開發已經刻不容緩。同時十三五期間，我國也加大了對清潔能源的發展力度，光伏能源等可再生資源已經成為我國能源的主要組成部分。其中光伏能源因其具有清潔、易于開發的特點，逐漸廣泛應用于各行各業中，尤其是電力行業，已經有愈來愈多的光伏電站接入了電網[1]。

巨大的效益必然帶來巨大的風險及挑戰，隨著光伏電站的大量接入，電網的安全穩定運行收到了一定的影響。這是由于光伏電站受到周圍環境的影響較大，因此其發電具有一定的不確定性，當其接入電網后，很可能會對電網電壓產生影響，因而干擾電網的穩定運行[2]。因此，分布式光伏接入低壓配電網對電壓的影響進行分析具有重要意義。

綜上，本文針對分布式光伏電源對電網的影響，首先討論了分布式光伏電源的特點，然后分析了分布式光伏電源對配電網電壓的影響。

2 分布式光伏電源的特點

近年來，可再生能源的開發成為了全球能源發展的主流，并且取到了巨大的成就[3]。隨著可再生能源的飛速發展，光伏電站受到了電力行業的青睞，其廣泛應用至電網運行中，圖1即為光伏電站實際圖。

光伏發電是將太陽能轉化為可供電網使用的電能的技術，具有取能方便、清潔衛生的特點。光伏電站轉換出的電能強弱與太陽的輻射強度有關系，輻射強度越強，產生的太陽能越多，轉化出的電能也隨之增加，因此光伏電站一般建設于太陽光照較強的區域。同時，由于光伏發電與太陽光照息息相關，因此其發電受周圍環境影響較大，光伏出力具有一定的波動性，當其接入電網后，很可能會對電網的供需平衡造成影響[4]。

分布式光伏電源并網主要有以下優勢：

(1)分布式光伏發電可以使線路的損耗有所減少，在一定程度上可以提高輸電效率，對電網的安全性和可靠性均具有一定的益處。

(2)分布式光伏電源的建設費用較低，同時建設的周期較短，這有效地提高了電網運行的經濟性。

(3)分布式光伏電源的發展有效地減少了化石能源的燃燒，降低了污染物的排放，對全球環境的改善均具有很大好處。

(4)目前我國電能還不能完全覆蓋偏遠山區，因此可以通過在偏遠山區建設分布式光伏電站進而改善該地區的供電情況。

3 光伏并網對配電網的影響

根據上述分布式光伏電源的特點，對分布式光伏電源對配電網的影響進行分析，可得以下影響[5]：

(1)供電可靠性

由于分布式光伏電源可以作為電網的備用電源，因此可以減少電網發生事故后的停電時間，在一定程度上提高了電網的供電可靠性。但當分布式電源與電網一起工作時，由于分布式光伏電源具有較強的波動性，其出力較為不穩定，因此可能會降低電網的供電可靠性。

(2)保護裝置

若分布式光伏電源位于保護裝置的后端，且故障出現在前段時，此時會對電網的繼電保護裝置造成影響。

(3)電壓波動

分布式光伏電源隨太陽光的輻射強度波動而變化，其發出的功率也會不斷變化，進而可能導致配電網電壓越限。因此在分布式光伏電源工作時應裝設儲能裝置進而對光伏發電的波動進行抑制，達到維持電網電業的作用。

4 算例分析

為研究分布式光伏電源并網后對配電網的影響，本文借鑒文獻[6]所搭建的13節點的配電網模型，計算分布式光伏電源接入配電網后對電壓波動的影響規律。

(1)首先選取配電網模型中的第13節點，計算不同光伏出力對配電網電壓的影響，計算結果如圖2所示。

圖2 光伏出力不同時配電網電壓分布情況

(2)然后計算給各個節點注入不同出力時，配電網電壓的變化情況，計算結果如圖3所示。

圖3 所有節點接入光伏時配電網電壓分布情況

綜合對比圖2和圖3可得，當接入光伏總出力一樣的情況下，僅在配電網第13節點，即配電網最末端接入光伏，比起在配電網各個節點中等量接入光伏，配電網電壓升高的幅度更大。

(3)接下來進行在配電網部分節點中接入光伏時配電網電壓的波動計算，計算結果如圖4、5所示。

圖4 部分節點接入光伏時配電網電壓分布情況

圖5 部分節點接入光伏時配電網電壓分布情況

結合上述計算結果可知，當分布式光伏電源接入配電網時，不論是接入全部節點還是部分節點，均會使得配電網的電壓升高。同時，隨著分布式光伏發電功率的增大，配電網電壓增大也趨于明顯。

5 結論

隨著分布式光伏電源的迅猛發展，愈來愈多的光伏電源與電網并網，而分布式光伏電源的波動性和不確定性對電網的電壓穩定造成了一定的影響。為解決這個問題，本文討論了分布式光伏電源的特點及其對配電網的影響，利用仿真計算得到了分布式光伏電源對配電網電壓的影響。