摘要：现阶段，中国电力行业处于高速发展阶段，促进了中国经济发展，电力系统中的科技含量越来越高，尤其是光伏发电技术，充分引入了太阳能，减少了电力运行中的污染。作为一种新型的发电技术，光伏发电虽然属于绿色能源，但是比较容易受到周边环境影响。基于太阳能的发电主要包含两种途径，即在中高电压路径下接入输电网和以低电压线路为依托。在这两种途径下会出现电压越限问题，对配电网电压产生影响。因此，研究分布式光伏发电对配电网电压的影响及针对电压越限的解决方案具有重要意义。
关键词：分布式光伏发电系统；配电网；电压；
1导言
在目前的市场机制和政策体系下，与建筑相结合的分布式光伏发电是太阳能发电的重要应用方式，但目前我国还没有形成适应分布式发电发展的价格机制和电力体制。特别是在并网运行管理和电网接入方面，没有建立与分布式发电相适应的并网运行和电网接入机制，不能充分发挥分布式光伏发电效率高、规模小、效益好的优势。研究分布式光伏发电系统接入对配电网的影响，能有针对性地提高分布式光伏发电系统的电能质量，有利于形成适应分布式发电发展的电力体制和价格机制，进而推进分布式光伏发电系统的发展与普及。
2分布式光伏发电系统建模
图1中，光伏阵列产生一定的电压UPV和电流IPV，根据最大功率点跟踪技术控制Boost升压电路开关管的接通和关断，以跟踪光伏电池输出最大功率时的光伏电池端电压Umpp，再通过逆变器将直流电变为交流电，经LCL滤波器滤除谐波后接入电网，其中逆变器控制策略由直流电压外环、网侧电流中环和逆变器侧电流内环这3环组成。直流电压环能直接有效控制直流母线过电压，逆变器侧电流环能改善系统稳定性，网侧电流环能直接控制入网电压和电流。通过电压锁相环获得电网电压的频率和相位，使得逆变器输出电压的频率和相位与电网一致。三环控制框图如图2所示。
本文采用的具体控制策略如下。如图2所示，直流电压外环采用PI控制器，PI控制器能根据差量进行调节，实现零稳态误差。通过锁相环获得电网电压的相位角θ，由sinθ与直流电压控制输出的乘积获得电网侧电流的参考值;网侧电流中环也采用PI控制器进行调节，网侧电流控制输出即为逆变器侧电流内环的参考值。引入逆变器侧内环的目的是为了改善系统的稳定性，故采取比例调节即可。这样可以实现快速调节。最后经脉冲宽度调制解调后获得逆变器的控制信号脉冲。
3分布式光伏发电系统对配电网电压的影响
3.1电网运行控制不佳
对于太阳能资源的有效利用，可以采用光伏并网来实现，但是大规模应用后，一旦供电环境较为恶劣，供电单位的工作人员无法对变化的并网功率进行监控把握，以及对于电能的负荷增长也无法做出准确判断，电力调度工作面临较多困难。太阳能发电受到较多不稳定因素的干扰，在发生严重的问题后，工作人员需要使用传统的手段进行发电，重新制定供电计划，这将无法保证人们的生活用电。如果并网后，配电网接入的分布式光伏电源较多，电网的调峰压力、调频将会受到明显影响，存在非常严重的峰谷差异。此外，在公共电网中，接入该种电源，使得电源点的数量、分布区域变多、变广，在电力系统无法对所有电源点控制的情况下，需要进行科学合理的供电调控，加强电网的运行效率。但处理不当易使得电力系统的多个供电设备、电压值、电网调峰出现问题，控制效果不佳，最终造成配电网运行安全事故。
3.2孤岛效应
该问题多发生在分布式光伏电源与公共电网并网之后，在电网供电中，一旦其中的公共电网存在故障断电问题，无法正常给用户供电后，由于不能及时、快速地查找故障原因，而光伏电源的供电工作还在继续进行，使得诸多处于孤岛地区的用户无法有效用电，造成了孤岛效应。此时设备故障检修人员直接对设备进行检查维修，很容易引发安全事故。此外，在孤岛效应下，主电网与该电网由于操作不同步，会出现严重的过电压问题。
4改进措施
4.1电网运行控制不佳的改善方法
针对并网之后的电网控制效果不良问题，供电单位可以使用光伏发电功率预测技术等手段，对光伏电源接入后的自身功率变化情况以及并网后的电源控制进行监控，使得光伏电源以及其他的电源均可以在自动化控制下，实现动态化的监督管理以及供电的协调配置。首先可以在光伏电源接入后，对于电源周围的太阳能光照强度、云层的厚度等数据进行准确调查，然后利用技术构建光伏发电功率预测模型，根据气候的变化情况，预测同一类、不同季节太阳能发电时的功率数据，找出其中的规律，为并网后电网有效运行的控制工作提供依据。其次，结合供电区域的光照情况，调整光伏电源的设置区域，以此提高光伏电源的稳定性。例如可以在照射强度高的区域，多进行光伏电源装置的设置等。最后，可以在发电时多进行储能装置的设置，在电源供应中，可能出现供电功率不稳定情况，需要使用储备好的电能以实现有效供给，提高电网的运行效率。
4.2孤岛效应的改善方法
对于该问题可以通过检修手段进行检测，如图2所示，以此有针对性地进行故障处理。目前较常用的检测手段有被动式检测法。当电网断电后，使用该手段可以对逆变器的工作参数进行调查，如果检出的输出功率以及负载功率之间存在较大的差异，就表明存在孤岛效应，当上述两个功率的值相差不大时，该法检出的效果不理想。同时，还可以使用主动式检测法。该法在检查时，需要对逆变器主动进行参数调整，以此来对电网的运行进行干扰。如果这些干扰参数无法被检测到，表明电网不存在孤岛效应，有故障问题发生时，逆变器的异常参数会远远超出标准值以及调节的数值，以便可以检测出该种效应情况。使用主动式检验手段后，检测人员可以获得精度值较高的参数，但是存在控制难度大等问题。此外，还有故障信号检测法。供电设备的监控系统会在故障发生后，及时发出光伏电源的异常信号，工作人员可迅速对并网活动进行调整或切断。目前，被动检测和主动检测两种方法联合使用对于检测孤岛效应的效果较好。
5结束语
总之，为了针对电压越限问题提出科学、合理的解决措施，将分布式光伏发电对配电网电压的影响及电压越限的解决方案作为主要研究内容，在对体系架构、配电网电压凸显影响进行分析的基础上，从阻止电压越限、构建储能发电体系等解决途径方面展开系统的探究。研究结果表明，现阶段中国配电网电压会受到不同时段电压、节点配网架构等的影响。在未来，还需进一步加强对解决电压越限等问题措施的研究，以此促进中国光伏发电技术的发展。
参考文献
［1］黑晨阳，关远鹏，谢运祥，等.基于戴维南-诺顿等效的含分布式光伏发电系统的配电网仿真分析［J］.电力自动化设备，2017，23(10)：71-78.
［2］肖传亮，赵波，周金辉，等.配电网中基于网络分区的高比例分布式光伏集群电压控制［J］.电力系统自动化，2017，13(5)：9-13.
论文作者:俞立春
论文发表刊物:《当代电力文化》2019年第09期
论文发表时间:2019/9/10
标签：电压论文; 电网论文; 光伏论文; 分布式论文; 逆变器论文; 电源论文; 电流论文; 《当代电力文化》2019年第09期论文;