摘要：随着我国经济和科技水平的显著提高，分布式光伏发电系统是现代化电力企业建设和发展中，经常运用到的一种电力传输建设方式，在这种方式的应用下，能够有效的将光能转变为电能。但是在现实电力的生产供应中，影响分布式光伏发电系统发电效率提升的原因比较多，在这种情况下，阻碍了电力的输送和生产。需要对其供电效率提升进行研究，本文就分布式光伏发电项目接入配电网中的方式进行研究和分析。
关键词：分布式光伏发电；配电网；应用与研究
引言
能源是现代社会生产中不可或缺的基本条件，大量的分布式光伏电源接入配网后，由于光伏电源发电特性及接入方式与传统电源不同，会对配网的各个方面造成不同程度的影响，这些影响与分布式光伏发电系统的组成部件和并网方式有着密切的关系。
1分布式光伏发电的概念和机构
分布式光伏发电指的是发电功率在数千瓦到几十兆瓦的小型模块化、分散式、布置在用户周边的具有可靠性和高效性的发电单元。分布式发电可以最大限度地满足电力系统和用电用户的各种特殊要求，比如：调峰、为位于偏远地区的居民区和商业区供电等，它同时还能够和大电网并网运行，从而极大地减少了输变电成本，且运行高效平稳，有利于为供电企业带来巨大的经济效益。分布式光伏发电是由太阳能电池组件、保护装置、电路、逆变器以及电网接口等一系列重要组成部分构成的。其中，太阳能电池组件是光伏发电系统的核心，它是用来将太阳能有效转换为电能的。逆变器的主要目的是把直流电转换为交流电。因为太阳能电池组件所产生的是直流电，但是实际应用过程中绝大多数负载都是交流负载，所以就需要逆变器这一电流转换设备。
2分布式光伏发电项目的选择依据
（1）安装地区的条件。①规划目标：据我国目前的分布式太阳能光伏发电各区域发展目标而言，规划目标容量越大，相关的政策、宣传力度等对于分布式发电的推广就越有益，所以华东、中南以及华北这三个地区是开发分布式光伏发电项目的最佳地区。②太阳能资源；太阳能资源越丰富，经济效益就越高。③安装处建筑物条件：建筑物需朝向正面、采光条件良好、遮挡物少、倾斜角度适宜、输电距离短、负荷量充足。④负荷：负荷要高且稳定，以此来保证较高的自用电比例。⑤政策支持：政策资金支持力度大。⑥管理模式：服务多样、市场自由规范、发展迅速稳定。（2）用户用电水平和当地脱硫机组上网电价。①完全自发自用：经济性较好，用户条件从高到底依次为一般工商业、大工业、居民或农业用电。②用户效益分成合理：用户从电网购电电费较高，用户电费的折扣比例不能过高。③多余电量上网：参考当地脱硫机组上网电价和计量方式的差异。④全部电量上网：经济性较差，建议进行“上网标杆电价”审批。
3分布式光伏电源对配网的影响
3.1直流注入
由于非隔离型的分布式光伏发电系统初期投资成本小、易于安装、维护简便，所以非隔离型的光伏发电系统逐渐得到广泛应用。然而，非隔离型的光伏系统虽然提高了并网系统的整机效率，由于光伏阵列和电网之间存在电气连接，会给配电网带来直流注入问题。直流注入对电网的危害极大：首先影响的就是各级变电站中的变压器设备。直流注入会引起变压器的直流偏磁，继而导致变压器励磁电流和谐波电流的急剧增加，可能引起变压器铁心磁饱和，导致铁心的磁致伸缩。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在周期性变化的磁场作用下，硅钢片会改变尺寸，引起振动和噪声；除此之外，直流注入还可能直接供应到用户侧，直流分量会造成电流的严重不对称，损坏用电设备。因此，IEEEStd929-2000规定直流注入必须小于系统额定电流的0.5%。
3.2对配电网电压的影响
光伏电源接入配电网以后，有可能会使接入点的电压升高，产生电压波动和电压越限等问题。不同的光伏电源并网方式，对配电网造成的影响也不同：第一种是光伏电源通过中高压线路接入输电网，这种方式针对集中式光伏发电站，发电容量较大。第二种是在农村屋顶或城市小规模建筑光伏电源，在配网的低压侧并入配电网，这种方式的接入容量较小。第一种接入方式由于其输出功率较大，因此光照强度的波动会引起有功输出的巨大波动，从而导致并网点电压波动甚至越限，因此大型光伏电站必须具备无功电压控制能力，通常运用储能装置、无功补偿装置、逆变器无功功率控制等措施来保证分布式光伏电站的接入点的电能质量。第二种接入方式由于项目分散、投资金额较小，通常不会配备相关电压调节或无功补偿设备，无法对光伏电源的输出进行有效调节，有可能对电网中的继电保护、电压稳定性等方面造成影响。
3.3对配电网短路电流的影响
当配电网发生短路故障时，光伏逆变器的安全运行将受到威胁。一方面，配电网短路期间光伏电源的输出电流可能剧增，严重威胁主电路元件的安全运行。另一方面，在配网短路期间，配电网的有功功率下降，分布式光伏电源中各个环节之间的功率传输平衡受到严重影响，可能引发直流电压失控骤升，逆变器中的电子器件很有可能被损坏.
4应对措施
4.1针对直流注入的处理措施
从原理上来说，直流注入的解决方法分为两种：电容隔直法和检测补偿法。电容隔直法的其中一种应用是可以直接屏蔽直流分量的逆变器。在这个电路中，由于电容的隔直作用，输出电压中的所有的直流分量都会被自动平衡，因此不再会有直流注入的问题。除了半桥逆变电路，还有其他电路一样同样可以解决直流分量注入的问题，但是需要综合考虑其输出功率、应用场合、经济效益等特性，再决定采用哪种逆变器。检测补偿法的实施步骤是首先测量出并网电流中的直流分量，经过控制算法产生补偿量，反馈至并网电流调制信号中，通过调节器控制开关管通断，最终达到抑制直流分量的目的。由于并网电流中的直流分量相对于交流分量非常小，所以这种方法的瓶颈在于对直流分量的测量精度，测量精度越高，对直流分量的消除效果就越好。
4.2针对短路电流的处理措施
针对短路电流的处理措施往往是在光伏逆变器中限制输出电流大小。相关文献的研究表明：光伏电源的短路电流一般为额定电流的2~4倍，持续时间为1.2ms~5ms。因为逆变器的热过载能力很低，所以必须对短路输出电流进行限制，超过限定值时切断电路，保护元器件。通过制定相应的控制策略，可以降低光伏电源对故障点的短路电流的贡献值。
4.3针对电压波动、越限处理措施
针对光伏电源引起配网接入点的电压偏移量超标的情况，通常的处理措施是在中低压配电网络中设置电压调节器等调压设备。通过收集现场数据，分析并掌握光伏发电系统的运行规律，确定可能发生电压超限的时段和范围，再制定相应的调节策略，将负荷节点的电压偏移量控制在符合国家规定的范围内。另外，合理设置光伏电源的运行方式也可以在一定程度上降低电压越限的风险，例如规定光伏电源必须调压以后才能并入配网。在午间阳光充足时，光伏电源出力最大，若此时线路轻载，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，此时就必须规定光伏电源应该调整电压以后才能并入配网。在夜间用电负荷高峰期，光伏电源通常不能提供有功输出，但仍可提供无功输出，此时光伏电源对于配电网的电压质量的影响是有利的。
结语
随着大规模分布式光伏系统接入电网后，对电网的影响日益突出，通过改善逆变器的控制策略和添加相应的检测设备改善光伏系统对电网的冲击影响，从而保证电网的安全可靠运行。
参考文献
[1]邓贤添.基于分布式光伏系统接入对配电网的网络损耗影响探究[J].通讯世界，2015（20）：195-196.
[2]马晓博，戚连锁.分布式光伏电源对配电网短路电流和静态电压影响的仿真分析[J].海军工程大学学报，2016（01）：20-24+80.
论文作者:王明辉
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第18期
论文发表时间:2018/10/25
标签：光伏论文; 分布式论文; 电压论文; 电源论文; 电流论文; 逆变器论文; 电网论文; 《建筑学研究前沿》2018年第18期论文;