摘要：伴随全球能源短缺、环境污染等加深，分布光伏发电术凭借清洁无污、资源的丰富等特点赢得社会普遍关注及国家相关政策大力支持。光伏发电相关系统经逆变器等电力、电子设备并到电网中，形成谐波流到配电网，影响配电网的谐波，这一影响使得整个配电网继电保护方式发生了改变，其原先的保护机理也随之发生变化。故在引入分布式光伏发电技术后，应重视其对配电网继电保护产生影响的研究，以确保配电网结构系统的完整性和稳定性。
关键词：分布式光伏发电；配电网；继电保护
1 分布式光伏发电概述
1.1光伏发电的概念
光伏发电是指利用太阳电池把太阳辐射能直接转变成电能的发电方式。光伏发电是当今太阳光发电的主流，所以，现在人们通常说的太阳光发电主要是指太阳能光伏发电。分布式光伏发电，是指在用户所在场地附近建设、运行方式以用户侧自发自用为主、多余电量上网，且在配电系统平衡调节为特征的光伏发电设施。分布式光伏发电遵循因地制宜、清洁高效、分散布局、就近利用的原则，充分利用当地太阳能资源，替代和减少化石能源消费。
1.2光伏发电的历史起源
1839年，19岁的法国贝克勒尔做物理实验时，发现在导电液中的两种金属电极用光照射时，电流会加强，从而发现了“光生伏打效应”；1930年朗格首次提出用“光伏效应”制造“太阳电池”，是太阳能变成电能；1932年奥杜博特和斯托拉制成第一块“硫化镉”太阳电池；1941年，奥尔在硅上发现光伏效应；1954年5月美国贝尔实验室恰宾、富勒和皮尔松开发出效率为6%的单晶硅太阳电池，这是世界上第一个有实用价值的太阳电池。同年，威克尔首次发现了砷化镓有光伏效应，并在玻璃上沉积硫化镉薄膜，制成了太阳电池。太阳光能转化为电能的实用光伏发电技术由此诞生并发展起来。
1.3光伏电池发电原理
光伏电池是一种具有光‐电转换特性的半导体器件，它直接将太阳辐射能转换成直流电，是光伏发电的最基本单元。光伏电池特有的电特性是借助于在晶体硅中掺入某些元素（例如：磷或硼等），从而在材料的分子电荷里造成永久的不平衡，形成具有特殊电性能的半导体材料。在阳光照射下，具有特殊电性能的半导体内可以产生自由电荷，这些自由电荷定向移动并积累，从而在其两端形成电动势，当用导体将其两端闭合时便产生电流。这种现象被称为“光生伏打效应”，简称“光伏效应”。
图1太阳能发电原理图
1.4配电网分布式光伏发电的优势
分布式光伏发电方式不同于传统的配电模式，传统的配电系统是采用单链接的放射状分布方式进行配电，而分布式光伏发电是将原来放射性的无源网络进行转化，改变成一个由中小型电源控制的有源网络系统，整个配电网内部不再仅仅是电流的单向流动，而是转化为由变电站母线进行总控制后再进行电流的传递。配电网分布式光伏发电的优势主要体现在以下几点：
（1）分布式光伏发电技术中的电力更加稳定，能够很好地规避配电系统在配电过程中的弊端和不足；
（2）更好地实现冷热联产；
（3）很好地保护环境，提高能源的利用率；
（4）具有较高的经济性，运用分布式光伏发电技术无需建设相应的配电站和架设长距离的输电线路，从而降低了配电工作的成本，节约了资源；
（5）分布式光伏发电可以提高电路运行的稳定性，当配电系统出现故障时，分布式光伏发电系统仍然能够正常运行，从而避免由于局部故障所引起的电路问题；
（6）具有调峰作用，可减少整个配电系统的压力和负荷，缓解电力系统巨大的电荷功率，减少电力系统在运行过程中的压力和困境。
2 分布式光伏发电对配电网的影响
2.1 对电网规划产生影响
负荷预测是电网规划设计的基础，能否准确地预测负荷是电网规划的前提条件。分布式光伏的并网，加大了其所在区域的负荷预测难度，改变了既有的负荷增长模式。大量的分布式电源的接入，使配电网的改造和管理变得更为复杂。
2.2 电网电压及其稳定性的影响
当光伏并网发电系统的发电容量占电网内总发电量比例逐步增大后，不仅可能对配电网内的电压控制产生影响，还可能影响到高压电网的电压特性，甚至引起电压稳定性问题。
2.3 配电网网损计算带来困难
我们目前对配电网网损计算总是与负荷有关。含分布式电源的配电网网损计算不仅和负荷有关，同时还与分布式电源的容量和具体位置以及网络的拓扑结构紧密相关。分布式电源接入配电网后，配电系统将由原有的单电源辐射式网络变为用户互联和多电源的弱环网络，配电网的分布形式将发生根本性的变化，不再是单方向地从变电站母线流向各个负荷，而是大小和方向都无法预测。这一现象的出现将直接导致配电网的网损发生变化，也给网损计算带来困难。
2.4 对电能质量产生影响
分布式光伏接入的重要影响是造成馈线上的电压分布改变，其影响的大小与接入容量、接入位置密切相关。光伏发电一般通过逆变器接入电网，这类电力电子器件的频繁开通和关断，容易产生谐波污染。
2.5 对继电保护的影响
我国的配电网大多为单电源放射状结构，多采用速断、限时速断保护形式，不具备方向性。这种保护方式在现有的辐射型配电网上，能够有效地保护全部线路。但是，在配电网中接入分布式电源后，其注入功率会使继电保护范围缩小，不能可靠地保护整体线路，甚至在其他并联分支故障时，引起安装分布式光伏的继电保护误动作。
3 对分布式光伏发电带来的影响的应对措施
采用分布式电源可以降低环境污染，减少用户终端费用，同时兼具高效性和灵活性，这些优势决定了其在可持续发展中的前景。但我们同时也要考虑到分布式发电在电力系统的渗透对传统配电网将会产生重要影响，为此，当分布式电源接入配电网时，为了确保配电网安全经济运行，需要研究和实施必要的措施和对策。
3.1 防止对电网的影响
在做配电网规划是要充分考虑分布式光伏发电对配电网运行的影响防止“孤岛现象”可能会对系统、维修人员等造成的危害。
3.2 对光伏设备入网要严格把关
光伏发电装置逆变器应严格执行现行国家、行业标准中规定的包括元件容量、电能质量和低压、低频、高频、接地等涉网保护方面要求。
3.3 加强光伏发电站继电保护设备的把关
分布式光伏发电的继电保护及安全自动装置配置应满足可靠性、选择性、灵敏性和速动性的要求，其技术条件应符合现行国家标准的要求。
3.4 加强无功配置管理，防止谐波对配电网的影响
通过380V电压等级并网的光伏发电系统应保证并网点处功率因数在超前0.98至滞后0.98范围内；通过10kV电压等级并网的分布式发电系统的无功功率和电压调节能力应满足相关标准的要求，选择合理的无功补偿措施；分布式发电系统无功补偿容量的计算，应充分考虑逆变器功率因数、汇集线路、变压器和送出线路的无功损失等因素；通过10kV 电压等级并网的分布式发电系统功率因数应实现超前0.95至滞后0.95范围内连续可调；分布式发电系统配置的无功补偿装置应优先利用逆变器的无功调节能力，必要时也可安装动态无功补偿装置。
结束语：
光伏产业是新能源产业的重要发展方向之一。光伏市场的发展对于优化我国能源结构、促进能源生产和消费革命、推动能源技术创新等具有重要的意义。因此，当前情况本文对分布式光伏发电对配电网的影响及对策进行分析探讨显得十分有必要。
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论文作者:李婧
论文发表刊物:《电力设备》2018年第19期
论文发表时间:2018/10/14
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