分布式光伏發(fā)電對(duì)配電網(wǎng)電壓的影響及電壓越限的解決方法探討

陳濤 高紅 董秦川

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1 分布式光伏發(fā)電對(duì)配電網(wǎng)電壓的影響

1.1 接入單個(gè)分布式光伏發(fā)電

1.1.1 接入光伏發(fā)電前。假設(shè)有、無功功率流向負(fù)載方向?yàn)檎聪驗(yàn)樨?fù)，且將線路損耗忽略，則第m個(gè)用戶與前一個(gè)用戶在接入光伏發(fā)電前的壓降△Um=Um-Um-1。由于被用戶消耗的有、無功功率Pn和Qn都比0大，則低壓線路上的壓降都比0大，說明間隔初始點(diǎn)越遠(yuǎn)，低壓線路上電壓的值越低[1]。

1.1.2 接入光伏發(fā)電后。如果用戶在光伏接入點(diǎn)前，則p＞m＞0。因?yàn)榫用裼秒姷墓β室驍?shù)高且低壓線路電抗低，說明無功功率基本不起作用，則簡(jiǎn)化Um的函數(shù)式發(fā)現(xiàn)，接入光伏發(fā)電可提升低壓線路的電壓，且光伏發(fā)電的出力、接入位置、用戶負(fù)荷和線路參數(shù)影響著電壓的漲幅。

1.1.3 算例。以低壓線路負(fù)荷分布情況為例，并結(jié)合參數(shù)計(jì)算接入單個(gè)光伏發(fā)電后低壓線路的電壓在不同負(fù)荷、線路參數(shù)、接入位置和光伏發(fā)電出力時(shí)的變化。

計(jì)算得出以下結(jié)論：第一，如果增加光伏發(fā)電的出力，則低壓線路電壓的增幅比接入光伏發(fā)電前更大，并存在逐漸下降、先降后升再降、先升后降三種變化趨勢(shì)，且0.065MW為用戶4的最大接入光伏發(fā)電容量；第二，如果接入相同容量的光伏發(fā)電的位置不同，則其會(huì)對(duì)電壓產(chǎn)生不同的影響，且當(dāng)接入位置與低壓線路的尾端越接近時(shí)，電壓的漲幅越大；第三，當(dāng)接入一定容量的光伏發(fā)電后，低壓線路參數(shù)會(huì)對(duì)電壓的漲幅產(chǎn)生影響，且線路的長(zhǎng)度與導(dǎo)線的截面呈負(fù)相關(guān)，與電壓的漲幅呈正相關(guān)；第四，當(dāng)接入一定容量的光伏發(fā)電后，低壓線路的負(fù)荷會(huì)對(duì)電壓的漲幅產(chǎn)生影響，且兩者呈負(fù)相關(guān)。

1.2 接入多個(gè)光伏發(fā)電

如果低壓線路上多個(gè)用戶安裝了屋頂分布式光伏發(fā)電，則未安裝用戶的光伏發(fā)電容量計(jì)為0。以低壓線路負(fù)荷分布為例，并參考單個(gè)光伏發(fā)電接入算例的基本條件。假設(shè)所有用戶都安裝了屋頂光伏發(fā)電，且采用了相同的接入光伏容量，則計(jì)算結(jié)果顯示：與平均分散接入相比，在線路尾端集中接入時(shí)電壓的漲幅更高，且比在線路初始端集中接入時(shí)電壓的漲幅更高[2]。

2 配電網(wǎng)電壓越限的解決方法

2.1 接入單個(gè)光伏發(fā)電

方案一：在接入點(diǎn)安裝補(bǔ)償電抗器，可使低壓線路上全部用戶的電壓都在電壓偏差范圍內(nèi)。

方案二：在分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)中，通過安裝電壓源并網(wǎng)的逆變器，可按照并網(wǎng)點(diǎn)的電壓對(duì)無功出力進(jìn)行調(diào)節(jié)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)并網(wǎng)點(diǎn)電壓的控制，從而有效解決配電網(wǎng)存在的電壓越限現(xiàn)象。

方案三：儲(chǔ)能裝置可對(duì)光伏發(fā)電的剩余電能進(jìn)行吸收，并在陰雨天或晚上發(fā)出電能，從而解決了配電網(wǎng)因接入單個(gè)分布式光伏發(fā)電而出現(xiàn)的電壓越限現(xiàn)象。

在安裝儲(chǔ)能裝置前，用戶4在接入光伏發(fā)電后9-17h的電壓＞1.06pu。在安裝了儲(chǔ)能裝置后，同一時(shí)間段內(nèi)光伏發(fā)電的出力穩(wěn)定在0.05MW處，且蓄電池吸收了剩余的出力，用于光伏不發(fā)電時(shí)使用。可見，該低壓線路上每一點(diǎn)在一天內(nèi)的電壓都滿足規(guī)定。

2.2 接入多個(gè)光伏發(fā)電

在接入多個(gè)分布式光伏發(fā)電后，如果配電網(wǎng)出現(xiàn)電壓越限現(xiàn)象，則可采取以下解決方案：

方案一：在電壓線路的尾端安裝補(bǔ)償電抗器，可使整條線路上的電壓滿足國標(biāo)規(guī)定。

方案二：將中央控制器安裝在低壓線路上，用于采集全部用戶的電壓，然后按照電壓控制目標(biāo)求解得到每一戶逆變器吸收的目標(biāo)無功功率，最后再反饋給每一戶的逆變器實(shí)施。假設(shè)每一點(diǎn)電壓控制目標(biāo)為1.0pu，則需要吸收較大的無功容量，可按斜率增加控制線路的電壓，但要按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的最高電壓控制最后一點(diǎn)的電壓及保證每一戶逆變器無功功率吸收量的平均值相等。

方案三：安裝儲(chǔ)能裝置。

在安裝儲(chǔ)能裝置前，用戶8處出現(xiàn)最高電壓，且其在接入光伏發(fā)電后9-17h的電壓＞1.06pu，故要求該時(shí)間段內(nèi)每一個(gè)光伏發(fā)電的出力控制在5kW，電能共儲(chǔ)存34kW·h及其主要用于晚高峰無光伏出力時(shí)段使用。整條線路上每一點(diǎn)的電壓在一天內(nèi)都滿足規(guī)定[3]。

3 結(jié)束語

本文探究了分布式光伏發(fā)電對(duì)配電網(wǎng)電壓的影響，并針對(duì)配電網(wǎng)電壓越限的現(xiàn)象提出了幾種解決方案，目的是為了促進(jìn)我國分布式光伏發(fā)電事業(yè)的快速發(fā)展，以解決當(dāng)前我國面臨的環(huán)境污染和能源危機(jī)問題。