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1分布式光伏发电及并网概述
分布式光伏发电是指在用户所在地附近建设，运行方式以用户侧自发自用为主、多余电量上网，且在配电系统以平衡调节为特征的光伏发电设施。分布式光伏发电主要包括并网型、离网型及多能互补微电网等应用形式，其中最主要的是并网型。分布式光伏发电具有一般分布式发电的特点:位于电力用户附近，单个并网容量小，通常以分散的形式接入中低压配电网，所发电能就地利用。此外，分布式光伏发电也有其独特的特点，就是其输出具有很强的随机性和间歇性，容易受到天气变化的影响。
2分布式光伏大量接入配电网产生的问题
2.1对配电网供电质量的影响
2.1.1电压和频率
分布式光伏大量接入配电网对电压质量的影响主要表现在两方面:一是电压分布;二是电压波动和闪变。对于电压分布来说，传统的配电网一般呈辐射状，根据基本电路理论，电压将沿馈线潮流方向逐渐降低。分布式光伏大量接入后，潮流流向将发生改变，馈线上功率方向存在很大的不确定性，可能造成某些负荷点的电压超过上限值。
2.1.2 谐波
谐波污染问题是分布式光伏大量接入配电网后一个不可忽视的问题。光伏阵列通过逆变器将产生的直流电转变为交流电，不可避免地会产生谐波。当分布式光伏电源大量接入时，谐波源的数量会显著增加，在电网中可能会产生高次谐波的功率谐振。
2.2 对配电网供电可靠性的影响
就传统配电系统而言，系统可靠性指标主要有: 系统平均断电频率( SAIFI)；系统平均断电持续时间(SAIDI)；用户平均断电持续时间( CAIDI)；平均供电可用率( ASAI)；平均停电不可用率( ASUI) 等。这些传统指标可能不能合理反应分布式光伏电源对系统可靠性的影响，需要研究新的可靠性指标。
2.3 对配电网网损的影响
当分布式光伏电源大量接入配电网时，由于其出力具有随机性和间歇性，必然会对配电网网损产生影响。目前针对分布式光伏对配电网网损方面的文献较少，研究表明，分布式光伏电源大量接入配电网后网损的变化情况，不仅影响配电网的技术指标，而且还会影响配电网的经济指标，因此它将会是今后的重点研究课题。
2.4 对配电网安全运行的影响
安全运行是配电网最基本的条件和前提。非计划孤岛问题如果无法控制，将会严重影响配电网的安全运行及维护人员的人身安全。但根据实际研究表明，由于光伏电源逆变器自身带有反孤岛功能，分布式光伏电源的大量接入，使维护人员降低了触电风险，并不会造成显著的威胁。由于分布式光伏电源的大量接入改变了配电系统的潮流功率方向，将会使原本的带方向的继电保护设备不能正常工作，继而在故障发生时对整个配电系统的安全运行带来不利的影响。
2.5 对配电网调度管理的影响
现有的分布式光伏电源自动化程度不高，参与电压、频率调节的能力不足。而且分布式光伏的显著特点之一就是不可调度，要想实现其调度功能，通常需要加入一定的储能设备，以实现其可控性。此外，分布式光伏电源的投资主体多，水平参差不齐，并网方式相差很大，会给配电网的运行调度和监管带来很大的难题。分布式光伏电源大量接入配电网后，产生的电量收益并不全由供电公司获得，需要在配电网调度中平衡各方的收益水平。因此，面对电价不一且大量接入的分布式光伏电源，在满足各种安全约束的条件下，对分布式光伏电源进行合理的远方调度，开发包括分布式光伏发电的配电网综合自动化系统将成为一个值得关注的问题。
3 分布式光伏电源接入对配电网电压水平及网损的仿真分析
3.1 仿真算例
本文基于 IEEE34 节点的标准配电系统，仿真分析了分布式光伏电源接入对配电网电压分布及网损的影响。其配电系统网络如图 1 所示。对分布式光伏电源采用恒功率模型，接入节点按 PQ 节点处理。
由于延馈线的电压逐步降低，在馈线末端的负荷节点电压经常处于不良状态，接近安全运行下限阈值，负荷高峰期极有可能越限。此时投入分布式电源将对电压产生明显的改善作用，甚至可使线路末端电压运行于网络额定电压附近。由图2 可知，分布式电源，特别是分布在配电网中的分布式电源对配电网的电压分布具有良好的改良作用，其中节点10 的曲线效果最明显。当各个电源的总出力相等时，其接入位置对线路的电压分布影响较大。节点 18 的电压分布由于接近电压上限，显然没有节点 10 的电压分布合理，造成两者差别的原因在于: 18 节点处分布式电源的接入位置离线路末端更近，此时分布式电源对电压的支撑效果可能会使得节点电压高于系统额定电压，随着分布式电源容量的增大，其对电压的支撑效果越明显，从而使节点电压越高于额定电压，极端情况下甚至会超过送端母线电压。如果末节点的分布式发电退出运行，则线路末端的电压变化幅度将过大。
3.3 对网损的影响
为了尽量考虑多种情况，本文仍选取几个具有代表性的节点进行试验，选取 1 个首端节点，1个中部普通节点，1 个大负荷节点，1 个末端节点，作为此次的测试节点。通过潮流计算可以得到配电网的总负荷为 P= 0.4140399 MW，Q =0.01463 MW。光伏渗透率分别取 60% ，80%，100%，120%，140%，可得到不同的光伏接入容量。根据不同节点时不同光伏渗透率条件下的潮流计算，便可得到相应情况下的网损。当分布式光伏容量从低于配电网负荷逐渐升高直至趋近于配电网负荷总容量附近的某一值时，配电网的网络损耗逐渐降低，直到降至一个谷值；而在分布式光伏容量从接近配电网总负荷容量逐渐升高的过程中，配电网网络损耗也从谷值逐渐升高。
4 结 语
目前，我国的分布式光伏电源接入配电网尚处于起步阶段，分布式光伏电源大量接入配电网的各种影响研究均处于理论研究阶段。随着越来越多的分布式光伏电源接入配电网，更多的实测数据将会给理论研究带来便利，也会使分布式光伏发电更加安全、稳定、高效。
参考文献:
［1］ 赵争鸣，刘建政。 太阳能光伏发电及其应用［M］。 北京: 科学出版社，2005: 32-56。
论文作者:崔伦 邓哲
论文发表刊物:《科技尚品》2019年第3期
论文发表时间:2019/7/18
标签：分布式论文; 光伏论文; 电压论文; 配电网论文; 电源论文; 节点论文; 负荷论文; 《科技尚品》2019年第3期论文;