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摘要：能源是现代社会生产不可缺少的基本条件。随着环保问题的不断升级，用新能源替代传统能源变得越来越紧迫。光伏发电是未来新能源的重要组成部分，因为它清洁无污染，投资迅速。分布式光伏发电是指在用户现场附近建造发电设施。它遵循因地制宜、分散布局和就近利用的原则。它不仅能有效增加同规模光伏电站的发电量，还能有效解决升压和长途运输中的功率损耗问题。然而，在大量分布式光伏电源连接到配电网之后，光伏电源的发电特性和接入方式不同于传统电源，这将在不同程度上影响配电网的各个方面。这些影响与分布式光伏发电系统的组件和电网连接方法密切相关。本文研究和分析了分布式光伏发电项目与配电网的连接方式。
关键词：分布式光伏发电；配电网；应用与研究
随着经济社会的快速发展，电力已经成为人们日常生活中不可缺少的一种能源。传统能源生产方式能提供较为稳定的电力输出，但会对生态环境造成一定的污染。在当前生态环境持续恶化的紧迫形势下，需积极发展各类新能源。分布式光伏发电具有良好的环保效益，能源传输损耗小，能全面调控局部区域的用电问题。
1分布式光伏发电系统的基本构成
分布式光伏发电系统主要由太阳能电池、逆变器和输配电系统构成。输配电部分指从逆变器交流侧至用户侧低压系统中相关通信部件以及控制保护部件等。由于光伏发电类型存在较大差异，加上系统各个组成部件不同，目前可将光伏发电系统分为集中式与分布式。其中集中式光伏发电主要应用于光伏发电规模较大的情况下，通过光伏逆变器和交流路线将电流进行有效汇聚，然后通过应用变压器升到10 kV，通过专业性较强的线路接入变电站等配电设施。而分布式光伏发电主要用于实际输出功率较小的系统，将不同光伏组件进行有效串联，然后通过应用逆变器将电流进行升压逆变之后进行输送。不同类型的光伏发电都具有应用价值。分布式光伏发电在实际应用中具有较强的便捷性，不需要通过升压站对电压大小进行调节，对配电网电压产生的影响较小，但是此类接入方式维护成本较高，电能质量也无法得到有效控制。
2分布式光伏发电系统的并网方式及逆变器概述
分布式光伏发电一般可采用自发自用、全部上网、余电上网等方式进行。其中自发自用方式就是离网运行，不会对配电网产生较大影响。此类运行方式需配置蓄电池，但蓄电池成本较高，且用户用电体验受蓄电池各项性能影响，不能进行大范围推广。全部上网方式就是将光伏发电系统中产生的电量全部输入到配电侧，然后再转移到用户端。余电上网方式就是在发电过程中首先为农户服务，然后再将多余的电量传输到配电网。分布式光伏发电系统中的逆变器具有重要作用，它能将光伏发电组中产生的直流电转换为交流电，能对光伏发电系统基本运行状态进行监控，能对系统过电压、电流、基本频率等相关参数进行全面检查，便于技术人员掌握光伏系统基本运行情况。
3分布式光伏电源对配网的影响
3.1对配电网电压的影响
光伏电源连接到配电网后，可能会提高接入点的电压，导致电压波动和电压过冲。不同的并网光伏电源对配电网有不同的影响。第一，光伏电源通过中高压线路连接到传输网络，这是针对集中式光伏发电站的，具有很大的发电能力。第二种类型是为农村屋顶或城市中的小型建筑提供光伏电源，它被纳入配电网低压侧的配电网。这种类型的接入容量很小。因为第一接入模式具有大的输出功率，照明强度的波动将导致有功功率输出的巨大波动，这将导致电压波动，甚至超过连接点处的限制。因此，大型光伏电站必须具备无功功率和电压控制能力。通常采用储能装置、无功补偿装置、逆变器无功控制等措施来确保分布式光伏电站接入点的电能质量。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆第二种接入方式由于项目分散、投资少，通常不配备相关的电压调节或无功补偿设备，不能有效调节光伏电源的输出，这可能会影响电网的继电保护和电压稳定性。由于光伏发电本身的特性（例如，输出随太阳辐照度和温度而变化，并且输出量直接影响馈线的功率流，从而影响电压分布），可能会出现电压波动和电压过冲等问题。分布式光伏电源与太阳能照明强度成正比。中午，光照强度最大，相应分布式光伏电源的输出也最大。此时，配电网的用户负载处于低点，连接的光伏电源将导致接入点电压超过极限的可能性更大。早上和晚上，光伏电源基本上没有输出，这不会影响此时配电网的电压。集中供电的配电网通常是径向的。在稳态操作下，电压沿馈线功率流动方向逐渐降低。当光伏电源未连接时，负载点处的电压随着电网负载的增加而降低。在功耗峰值期间，电压值最低。在低功耗期间，电压值最高。连接光伏电源后，由于馈线上传输的功率减少，沿馈线的每个负载节点处的电压升高（升高的值取决于光伏输出的大小），这可能导致某些负载点处的电压偏差超过标准。由于光伏发电系统的输出功率会随着太阳辐照度的变化而剧烈波动，根据相关研究报告，光强引起的光伏功率输出功率变化率可达18 %，在考虑光伏电源接入配电网后对配电网的影响时，必须考虑局部光强变化规律。中午，太阳辐照度最大，此时光伏发电系统的输出功率最高，这将导致连接点处的电压急剧上升，并有可能超过极限。晚上，光强下降，光伏系统的输出功率最低，对电压的影响最小。
3.2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，在配电网短路期间，光伏电源的输出电流可能急剧增加，严重威胁主电路部件的安全运行。另一方面，配电网短路时，配电网有功功率下降，严重影响分布式光伏电源各环节之间的功率传输平衡，可能导致DC电压突然失控上升，逆变器中的电子元件可能会损坏。
4应对措施
4.1针对电压波动、越限处理措施
针对光伏电源引起的配电网接入点电压偏移超标的情况，通常的处理措施是在中低压配电网中安装调压器等调压设备。通过收集现场数据，分析和掌握光伏发电系统的运行规律，确定可能的电压超限周期和范围，然后制定相应的调节策略，将负载节点的电压偏移控制在国家规定的范围内。此外，合理设置光伏电源的运行模式也可以在一定程度上降低电压超过的风险，例如，规定光伏电源在并入配电网之前必须进行调节。中午，当有足够的阳光时，光伏电源的贡献最大。如果线路此时负载较轻，光伏电源将明显提高接入点的电压。如果接入点位于馈线末端，则接入点的电压可能会超过上限，因此必须规定光伏电源在并入配电网络之前应调整电压。在夜间电力负荷高峰时，光伏电源通常不能提供有功输出，但仍能提供无功输出。此时，光伏电源对配电网电压质量的影响是有利的。
4.2针对短路电流的处理措施
应对短路电流的措施通常是限制光伏逆变器的输出电流。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1.2毫秒~ 5毫秒~ 5毫秒。由于逆变器的热过载能力较低，因此有必要限制短路输出电流，并在短路电流超过极限时切断电路以保护元件。通过制定相应的控制策略，可以降低光伏电源对故障点短路电流的贡献值。
结语
总之，分布式光伏发电系统大规模接入配电网会对电网产生较大影响，通过改善逆变器控制策略或增加检测设备，能有效缓解光伏发电系统对配电网产生的冲击，确保电网的安全运行。
参考文献：
[1]崔红芬，汪春，叶季蕾，等.多接入点分布式光伏发电系统与配电网交互影响研究[J].电力系统保护与控制，2015（10）：91-97.
[2]崔倩，张钦振.分布式光伏发电系统与配电网交互影响探究[J].电子制作，2017（16）：23-24.
论文作者:王志友
论文发表刊物:《河南电力》2018年17期
论文发表时间:2019/3/5
标签：光伏论文; 电压论文; 分布式论文; 电源论文; 配电网论文; 系统论文; 逆变器论文; 《河南电力》2018年17期论文;