（国家电网公司运行分公司 哈密管理处 839000）
摘要：近年来，随着我国能源危机和环境问题的日益严重，分布式光伏发电技术因其储量丰富、发电灵活和清洁环保等优势被大量接入配电网中，在改善节能环保效益的同时，对配电网产生了重大影响。基于此，本文就分布式光伏电源接入配电网相关问题进行分析，以供参考。
关键词：分布式光伏电源；接入；配电网；影响
1分布式光伏发电技术
分布式光伏特发电原理指的是半导体界面所产生的光生伏特效应将外界的光能转化为电能的新型发电技术。实际上，分布式光伏发电过程中，太阳能电池板是最为关键的元件，其通常经过相应的串联、封装后就可以构成一个面积较大的太阳能电池组件，然后与功率控制器相结合，组成一个光伏发电装置。所以，分布式光伏发电的基础原理是半导体p-n结通过吸收太阳光，生成新的空穴-电子对，p-n结内的自由电场将会对其作用，就可以使空穴从n区逐渐向p区流动，同时电子从p区逐渐向n区流动，这样就可以在传导元件上形成电流，图1描述的是分布式光伏发电接入电力系统原理图。
图1分布式光伏发电接入电力系统原理图
2分布式光伏电源接入对配电网的影响
2.1对继电保护的影响
在光伏电网发电系统运行时，由于处在电能传输的最末端，所以相应的电压等级就较低，加之目前大多为放射型的配电网络，所以其使用中很少会产生转移电流，这一特点使得在电网中早已大量存在的多数继电器不具备方向敏感性。随着现代科技的发展，大量分布式发电系统被大量投入使用，使配电线路上的潮流具有了双向流动的显示可操性。就当前电力系统发展而言，不会因为新增了分布式发电系统而大幅度改动现有的继电保护体系，若其不能与原有的继电保护协调配合以及形成相互适应的关系，就会导致当其他并联分支出现故障时，安装有光伏并网发电系统分支上的继电器出现误动现象。而这种误动，会进一步造成该无故障分支失去主电源。除上述影响外，当光伏并电网发电系统中的功率注入电网时，会导致原来的继电器保护区逐渐变小，对继电保护装置的正常运行造成一定的影响。
2.2对电压的影响
集中供电的配电网一般呈辐射状。稳态运行状态下，电压沿馈线潮流方向逐渐降低。接入光伏电源后，由于馈线上的传输功率减少，使沿馈线各负荷节点处的电压被抬高，可能导致一些负荷节点的电压偏移超标，其电压被抬高多少与接入光伏电源的位置及总容量大小密切相关。通常情况下，可通过在中低压配电网络中设置有载调压变压器和电压调节器等调压设备，将负荷节点的电压偏移控制在符合规定的范围内。对于配电网的电压调整，合理设置光伏电源的运行方式很重要。在午间阳光充足时，光伏电源出力通常较大，若线路轻载，光伏电源将明显抬高接入点的电压。如果接入点是在馈电线路的末端，接入点的电压很可能会越过上限，这时必须合理设置光伏电源的运行方式，如规定光伏电源必须参与调压，吸收线路中多余的无功。在夜间重负荷时间段，光伏电源通常无出力，但仍可提供无功出力，改善线路的电压质量。光伏电源对电压的影响还体现在可能造成电压的波动和闪变。由于光伏电源的出力随入射的太阳辐照度而变，可能会造成局部配电线路的电压波动和闪变，若跟负荷改变叠加在一起，将会引起更大的电压波动和闪变。虽然目前实际运行的光伏电源并没引起显著的电压波动和闪变，但当大量并网光伏电源接入时，对接入位置和容量进行合理的规划依然很重要。
2.3对电流保护的影响
光伏系统接入对短路点的短路电流增益很明显，并且随着光伏系统距故障点的接近而增大。如果光伏系统接入位置距离故障点足够近，光伏系统容量达到一定值时，很可能引起误动；故障点在保护和光伏系统的中间时，短路点的短路电流增幅明显，流过保护的电流主要由根节点提供，与不接光伏系统时相差不大；而故障点在光伏系统的下游时，流过保护的短路电流反而比未接光伏系统时小，此时会降低保护的灵敏度。
2.4孤岛效应
分布式光伏电源通过并网逆变器并网，必须具备防孤岛效应保护。孤岛效应对电网有很多危害，首先就是对电网检修人员的人身安全的威胁；其次是没有了大电网的支持，供电质量受到影响，容易损坏用电设备；再次电网恢复供电之后因为相位不同步引起强大的电流冲击。近年来，大量研究结论表明：即使将来有大量分布式电源接人到配电网中，只要措施得当，发生非正常孤岛的风险可控制在合理的范围内，并不会使系统发生非正常孤岛风险的可能性有实质性增加。因而发生非正常孤岛不会成为妨碍光伏电源等分布式电源接入的一个技术壁垒。
2.5电网谐波
逆变器使用了大量的电力电子元件，在逆变器将直流转换为交流的过程中，不可避免地会产生谐波。所以并网逆变器的质量与性能对并网交流电的电能质量有着至关重要的影响，应谨慎选择。按照《光伏发电站接人电力系统技术规定》光伏发电站并网运行时，向公共连接点注入的谐波电流应满足GB／T14549-1993的要求。各次谐波应限制在指定的百分比内。此范围内的偶次谐波应小于低的奇次谐波限值的25%。电力公司在工程投产后测试相关电网的谐波，以保证电压质量。
2.6对配电网络设计、规划和营运的影响
随着越来越多的分布式电源接入到配电网络中，集中式发电所占比例将有所下降，电力网络的结构和控制方式可能会发生很大的改变，这种改变带来的挑战和机遇将要求电力网络从设计、规划、营运和控制等各方面进行升级换代。在可以预见的将来，大量被消费的电能将来自于低压配电网络，提前对配电网络的结构进行升级换代和优化显得尤为重要，例如如何使配电网络的结构适应网络电流的逆向和正向的流动。另外，大量分布式光伏电源接入到配电网中后，用户侧可以主动参与能量管理和运营，使传统配电网运营费用模型不再适用。因此，一方面面临电力市场自由化和解除管制的压力，一方面可再生能源诸如光伏电源却得到保护和补贴，使得配电网在保证供电质量和可靠性方面面临越来越大的压力。近些年，一些专家学者提出了模拟电站和微网概念，可运用到分布式光伏电源管理中，把有功出力具有随机性的光伏电源和具有保证出力的电源以及储能装置集成在一起，作为整体的模拟电站或者微网，整合到当今的电力生产和传输框架内。
3结束语
分布式发电技术作为新一代发电技术，其发展上升的势头不可阻挡，配电网的设计、规划、营运和控制都要升级换代来适应分布式发电的发展。光伏电源是分布式发电技术中发展最迅速的部分，将有越来越多的分布式光伏电源接入到配电网中。因此，有必要深入开展其对配电网影响的研究。根据研究结果，应用新的技术，制定相应的管理措施，才能使大量分布式电源接入配电网后能够安全稳定运行。
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作者简介：
张蕙峰（1984.5.13），性别：男；籍贯：山西；民族：汉；学历：研究生、硕士；职称：工程师；职务：其它；研究方向：直流输电；单位：国家电网公司运行分公司 哈密管理处
论文作者:张蕙峰,巴秀秀,高星平
论文发表刊物:《电力设备》2017年第30期
论文发表时间:2018/3/8
标签：光伏论文; 分布式论文; 电源论文; 电压论文; 电网论文; 配电网论文; 电流论文; 《电力设备》2017年第30期论文;