分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)對配電網(wǎng)的影響及對策

包黨泉

摘 要：在我國大力推廣節(jié)能減排及再生能源利用的背景下，分布式光伏發(fā)電作為一種新興清潔能源被運用于電力系統(tǒng)，帶來了全新的能源供應(yīng)。但同時給傳統(tǒng)的配電網(wǎng)帶來了新的挑戰(zhàn)。本文主要就分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)對配電網(wǎng)產(chǎn)生的問題和影響的基礎(chǔ)上，提出了相應(yīng)的解決對策。

關(guān)鍵詞：分布式光伏發(fā)電；配電網(wǎng)；孤島效應(yīng)；電能質(zhì)量；網(wǎng)損

中圖分類號：TM615 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

分布式光伏發(fā)電（Distributed Photovoltaic Generation，簡稱pv）的并網(wǎng)運行，不僅僅有利于降低配電網(wǎng)電能損耗，改善終端電壓，同時降低能源成本，調(diào)節(jié)能源結(jié)構(gòu)。分布式光伏發(fā)電并入配電網(wǎng)后，使傳統(tǒng)配電網(wǎng)由原來的單電源輻射型結(jié)構(gòu)變成多端電源供電系統(tǒng)，改變了潮流分布和電壓變化。同時，在發(fā)生故障時，由于分布式光伏電源提供了故障電流，也影響了配電網(wǎng)的保護(hù)。本文分析分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)后對配電網(wǎng)保護(hù)、電能質(zhì)量及網(wǎng)損的影響，并提出了相應(yīng)的解決措施。

1.分布式發(fā)電對配電網(wǎng)的影響

1.1 對配電網(wǎng)繼電保護(hù)的影響

目前我國配電網(wǎng)一般為單電源、放射性配電網(wǎng)絡(luò)。而分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)改變了配電網(wǎng)傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，對保護(hù)的靈敏性和選擇性均產(chǎn)生了影響。

（1）對三段式過流保護(hù)的影響。光伏發(fā)電電源在配電網(wǎng)發(fā)生故障時會同時產(chǎn)生故障電流，會影響保護(hù)對故障電流的判斷。其產(chǎn)生的影響與其分布的位置、容量以及串聯(lián)的電抗值有關(guān)。影響線路保護(hù)動作的靈敏性，有可能會造成保護(hù)誤動或者拒動，還可能導(dǎo)致鄰近線路的瞬時速斷保護(hù)失去選擇性而誤動作。

（2）對高壓熔斷器保護(hù)的影響。配電網(wǎng)因分布式光伏電源的接入變成多端電源供電系統(tǒng)，熔斷器保護(hù)不再滿足故障后僅僅斷開故障支路，無法滿足選擇性。

（3）對距離保護(hù)的影響。距離保護(hù)具有方向性，是一些重要線路常用的保護(hù)。當(dāng)分布式光伏發(fā)電并入后，對于距離保護(hù)而言，其上游多了一個分支，使其距離保護(hù)的二、三段范圍縮小。

（4）孤島運行問題。如圖1所示，分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)通過斷路器QF2并入配網(wǎng)，當(dāng)配電網(wǎng)發(fā)生故障保護(hù)動作時斷開斷路器QF1，但對應(yīng)的分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)斷路器QF2未能及時作出反應(yīng)而快速斷開，造成未能及時和系統(tǒng)隔離，從而形成了孤島，不利于電網(wǎng)的安全運行。如仍可向部分線路供電，從而造成人身安全問題；若孤島不具備調(diào)節(jié)功能，則會導(dǎo)致頻率和電壓失去參考而波動，損害用電設(shè)備；當(dāng)在消除故障恢復(fù)供電時，孤島作為有源系統(tǒng)并網(wǎng)，存在非同期合閘的可能，會導(dǎo)致合閘失敗。

1.2 對配電網(wǎng)電能質(zhì)量的影響

分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)，其注入功率改變了穩(wěn)態(tài)的電壓水平，帶來了電壓、電流的波形畸變。對配電網(wǎng)電能質(zhì)量的影響主要體現(xiàn)在以下幾方面：

（1）諧波畸變：分布式光伏發(fā)電采用電力電子換流器，對配電網(wǎng)不可避免地引入了諧波電流，同時導(dǎo)致系統(tǒng)的電壓畸變。其影響程度取決于電力電子換流器的配置和技術(shù)。而分布式光伏發(fā)電中的電抗和配電網(wǎng)的電容很容易引起諧振，放大諧波畸變。

（2）電壓波動和閃變：分布式光伏發(fā)電受限于太陽輻射、客觀環(huán)境溫度等，其輸出的功率受到天氣條件的影響，具有一定的波動性。功率的變化容易引起電力系統(tǒng)的電壓波動，從而導(dǎo)致閃變。

（3）改變潮流方向：配電網(wǎng)的電壓分布也受到了分布式光伏發(fā)電的接入位置和容量的影響。當(dāng)其容量越大，輸入功率越高，在其接入的饋線的節(jié)點電壓上升越高，容易導(dǎo)致潮流倒向，在其接入點造成配電系統(tǒng)的電壓極大值。

1.3 對配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)損耗的影響

分布式光伏發(fā)電的并網(wǎng)會對配網(wǎng)損耗造成一定影響，并取決于其接入的位置和容量。其接入配電網(wǎng)任意位置都會增加線路損耗，并且越靠近線路末端，損耗越大。當(dāng)分布式光伏發(fā)電的并網(wǎng)容量較大達(dá)到一定的負(fù)荷時，會向配電網(wǎng)倒送功率，導(dǎo)致系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)損耗加大。

2.分布式光伏發(fā)電對配電網(wǎng)影響的解決措施

2.1 完善技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范，革新設(shè)備

在對分布式光伏發(fā)電的技術(shù)參數(shù)、控制特性及承受電網(wǎng)擾動能力的進(jìn)行探討研究的基礎(chǔ)上，對其并網(wǎng)的規(guī)模、無功配置、電能質(zhì)量及接入的電壓等級作出技術(shù)要求，完善分布式光伏發(fā)電并入配電網(wǎng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范。并革新調(diào)壓設(shè)備如靜止無功補(bǔ)償設(shè)備和無功發(fā)生器等，使分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)并入配電網(wǎng)規(guī)范化和有序化，確保其發(fā)電系統(tǒng)及其控制設(shè)備不會危害配電網(wǎng)的安全運行。

2.2 對繼電保護(hù)影響的解決措施

（1）分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)容量較大時，因考慮各種極端情況下保護(hù)的靈敏性并進(jìn)行校驗，同時需考慮給電流保護(hù)加裝方向繼電器。

（2）分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)后會導(dǎo)致保護(hù)重合閘存在故障點電弧持續(xù)時間長的問題，故可適當(dāng)將重合閘時限延長。為了消除非同期合閘的安全隱患，光伏發(fā)電側(cè)重合閘繼電器應(yīng)檢同期，而系統(tǒng)側(cè)則應(yīng)檢線路無壓。同時，在光伏發(fā)電側(cè)配置低周低壓自動解列裝置，并在重合閘動作前將其切除。

（3）優(yōu)化分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)孤島檢測方法，分析光伏發(fā)電對配電網(wǎng)故障電流大小、方向及分布的影響，提高故障情況下負(fù)荷切除和孤島劃分的選擇技術(shù)。配置快速有效的反孤島保護(hù)功能，在異常情況時刻準(zhǔn)確判斷孤島狀況，并迅速解列分布式光伏發(fā)電，實現(xiàn)孤島和聯(lián)網(wǎng)運行的無縫切換控制技術(shù)，保證配電網(wǎng)故障快速可靠切除和及時恢復(fù)供電。

2.3 對電能質(zhì)量影響的解決措施

（1）抑制分布式光伏發(fā)電引起的諧波畸變，可通過群控技術(shù)和補(bǔ)償控制兩種有效的解決方案。一是指將逆變器并聯(lián)運行，提高直流側(cè)容量，使逆變器在高效率區(qū)工作以提高發(fā)電功率，從而降低諧波含量。二是采用有源濾波技術(shù)，通過控制將有功和無功功率綜合控制的同時抵消產(chǎn)生的諧波分量。

（2）通過分布式光伏發(fā)電的有功及無功輸出控制和SVC（無功補(bǔ)償）相結(jié)合，同時進(jìn)行無功調(diào)節(jié)來提高系統(tǒng)電壓質(zhì)量，減輕電壓波動和閃變的情況。同時限制分布式光伏發(fā)電的容量，提高其并網(wǎng)逆變器的調(diào)節(jié)能力，以加強(qiáng)電壓的穩(wěn)定性。

2.4 對網(wǎng)損影響的解決措施

合理地規(guī)劃分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)的位置，科學(xué)分布其并網(wǎng)容量，控制配網(wǎng)線路的功率方向，從而達(dá)到控制線損的目的。當(dāng)小容量的光伏并網(wǎng)時，光伏接入點距離母線越遠(yuǎn)，網(wǎng)損越小。所以盡量將小容量的分布式光伏發(fā)電配置在輸電線末段附近當(dāng)光伏的接入容量小于所并入線路負(fù)荷的功率需求時，光伏接入容量越大，網(wǎng)損越小。將大容量分布式光伏發(fā)電配置在變電所及母線附近合適的位置。

結(jié)語

分布式光伏發(fā)電并入配電網(wǎng)后，有利于再生能源的提高利用，對電網(wǎng)的安全經(jīng)濟(jì)運行有著積極的影響，應(yīng)大力推廣使用。但同時對配電網(wǎng)的繼電保護(hù)、電能質(zhì)量及網(wǎng)絡(luò)損耗帶來了不可忽視的影響。本文簡要分析了上述問題，并提出了解決的參考措施，對工程實踐中具有一定的指導(dǎo)作用。

參考文獻(xiàn)

[1] GB/T 19939-2005，光伏系統(tǒng)并網(wǎng)技術(shù)要求[S].

[2]吳興龍.光伏并網(wǎng)對配電網(wǎng)的影響[D].合肥工業(yè)大學(xué)，2013.

[3]馮垛生.太陽能發(fā)電原理與應(yīng)用[M].北京：人民郵電出版社，2007.