摘要：风力发电和光伏发电等分布式发电技术已成为最具开发潜力的可再生能源发电技术。为保证可再生能源的最大利用率，并网新能源发电系统都采用适当控制策略尽可能保证有功功率的最大输出，由于风电场风速动态波动变化，新能源并网发电站的输出功率存在较大随机波动，间歇性的功率波动将对电网的电能质量造成不利影响。但分布式电源接入电网会对电能质量造成较大影响，必须采取有效措施消除其对电能质量的影响。
关键词：分布式；电源；电能质量
能源是现代社会生产发展赖以生存的物质基础，随着传统化石资源日益枯竭，能源短缺、环境恶化等问题已严重制约了世界经济的发展。为实现可持续发展的战略目标，安全可靠、无污染的太阳能作为一种清洁可再生的新能源逐步进入世人的视野。近年来随着技术进步，光伏电池制造成本逐步降低、光电转换效率也有较大提高，光伏发电发展势头迅猛，大力开发光伏并网发电已成为世界各国的共识。随着各国分布式光伏的飞速发展，光伏发电在电网中的渗透率与日俱增，其对传统的电力系统的影响是多方面的。本文阐述了光伏并网对电网电能质量优势及对电能质量带来的不利影响，同时提出了其改进措施。
一、分布式光伏并网发电特点
（1）光伏列阵功率输出在一天中受实时温度、太阳光强度、照度、云朵飘过等不定因素影响；在全年内受晴雨天气、日照时段、季节等自然条件影响下呈现较强的不连续性和不稳定性，会造成电压波动、产生大量谐波并对公共电网产生冲击。
（2）分布式光伏并网的频率和电压控制是由逆变器来实现的，逆变器中的电力电子器件在工作中产生谐波电流威胁电网安全高效运行；为抑制开关谐波污染本地电流，光伏并网时通常需串联LCL 型滤波器，然而滤波器本身作为非线性元件可能会引起谐振尖峰进一步造成二次污染。
（3）当电网发生故障时，分布式光伏发电系统与附近负载形成自给供电的孤岛，此时孤岛区域的电压、频率极不稳定，很难控制。负荷侧发生电压波动与闪变可能损坏用电设备；恢复供电或光伏并网瞬间，若光伏输出电压与公共电网电压不同步，则可能产生过大的冲击电流，影响电网稳定。
（4）分布式发电未接入前，配电网络是一个功率流动为单向且流向负荷末端的辐射式网络。分布式发电接入后，安装分布式发电装置的用户可向配电网络输送功率，此时配电网的功率流动是双向的，其潮流分布必然会发生改变。
二、分布式电源并网对电能质量的影响
1、分布式电源并网对电能质量的有利影响
分布式电源并网是当前研究的热点问题，其给电力系统的电能质量带来了诸多优势，可有效改善电能质量。现总结如下：
（1）当系统关联负载比较大的时候，利用分布式电源就可实现快速供电，将尽可能减少系统故障，满足负荷需求，进而提升电网的稳定性。
（2）提升接入点短路容量，使电网的强度增加，可有效降低闪变与电压波动，通过补偿无功功率还可在节点电压上起到一定支撑作用。
（3）可实现统一控制。由于电能质量调节器是建立电力电子技术的基础之上的，所以在运用电能质量调节器优化配置进行统一控制之前，需建立精确的统一控制策略，甚至将分布式发电设备有机运用到DFACTS技术中，既能减少设备及电网建设的投资，又能提升电网的电能质量水平。
2、分布式电源并网对电能质量的不利影响
（1）对配电网造成谐波污染。分布式电源一般含有很多电力电气元件，在分布式电源并网会导致大量的谐波产生，进而对电网产生较大影响。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
（2）对电压波动的影响。分布式电源并网之后，其关启和用户需求、相关政策法规等因素有关，而分布式电源关启不规律就会对功率输出造成一定波动，继而对配电网的电压波动产生一定影响。分布式电源并网还会使电力系统短路容量增加，继而削弱区域内电网的电压波动。
（3）传统配电网通常呈辐射状，在配电网稳定情况下，电压会沿着潮流方向降低。而分布式电源并网之后会改变配电网结构，大大降低馈线上的传输功率，使线路负荷节点电压不断增大，甚至会造成其超标。
三、分布式电源并网对电能质量不利影响的解决办法
1、构建分布式电源并网电能质量治理信息库。电力企业可在通信网络基础上利用先进的软件、设备技术和控制方法，创新电力服务系统，实现和电力终端用户的数据交互，同时对分布式电源并网后的节点电压、潮流、负荷状态、谐波含量等质量电能质量所需的数据进行收集、整理和分析，根据分布式电源的特点及符合波动规律来构建配电网电能质量治理信息数据库。通过DMS应用程序构建配电电能质量治理信息数据库和电能质量检测设备实时数据模型，实现对配电系统的优化管理。随着分布式电源的不断发展，未来配电系统的运营会更加复杂，所以在构建治理信息数据库的同时，还需研究并安装更多的智能设备与软件，为用户提供更加优质的服务。
2、光伏发电并网模型。光伏发电并网中，电池的工作原理主要是通过半导体材料将太阳能转化为电能。由于光伏电池的基本特性类似于二极管，所以，可将其当成半导体型二极管。其将太阳能转化为电能的过程是：光子射入半导体时和半导体材料产生相互作用，从而产生了电动势。理想状态下的光伏电池可相当于理想二极管与电流源并联的电路，结合这个等效电路图可获取其方程见式：
光伏发电并网对于电能质量在谐波电压波动等方面造成的影响，可采取以下解决措施：通过采用配电网电能质量实时监控系统，有效监测各项指标，避免光伏发电并网对电能质量产生影响。通过数据库技术和软件对电能质量治理数据资料进行存储，并实现信息的远程发布，有关人员也可通过实时监控系统实现数据的查询和信息共享，同时还可对光伏电站系统进行验证。此外，通过对比测试技术对电能质量进行有效测试，以便及时改进。主要是运用现场光伏系统电能质量相关的测试数据和实验室逆变器测试数据进行对比分析，分析这两者之间的差异原因，再比较不同运行状态、电气环境等情况下谐波、直流分量以及电流注入等指标的情况，根据这些数据资料判断光伏发电并网中电能变化情况，从而有针对性地改进光伏发电技术，保证光伏发电并网后电能质量的安全与稳定。
3、改善电能质量的其他办法，可通过研发具有系统分析与规划、优化决策、信号采集、指令执行等功能的分布式智能控制装置，根据当地配电网实际情况，针对典型区域进行示范应用。之后，在主动配电网多电压等级分层分区架构下，实现分布式光伏、小水电等多种分布式电源接入的电能质量综合治理，满足主动配电网在降损节能、生产管理以及提升电能质量等方面的需求。同时，结合工程实际建设需求以及运行管理相关规范要求，验证装置的有效性。
随着我国科技的不断发展，电网也实现了飞速发展，使分布式电源应用越来越广泛，特别是光伏太阳能发电在近些年得到了更加快速的发展，并且和电网有机结合形成了高度灵活的配电网络，有效提升了电力系统的安全性以及稳定性。但在认识到分布式电源并网对电能质量带来诸多有利影响的同时，也应清楚认识到其对整个配电网电能质量所造成的不利影响，并针对这些不利影响加强分析和研究，构架更合理、科学的分布式发电模型，采取各种有效解决办法，将其对电网的冲击减至最小，满足用户的用电需求。
参考文献：
[1] 张国荣，丁明.具有光伏并网发电功能的统一电能质量调节器仿真[J].中国电机工程学报，2013，27（7）.
[2] 於 锋，胡国文.具有改善电能质量的光伏并网发电控制器研究[J].低压电器，2013，10（22）：18~21.
[3] 张铁良.光伏并网发电系统对电网运行的影响及其应对策略研究[D].武汉：华中科技大学，2012.
[4] 孙云莲，胡雯.浅析分布式电源并网对电能质量的影响[J].高科技与产业化，2012，5（12）：76~78.
论文作者:丁艳
论文发表刊物:《电力设备》2018年第27期
论文发表时间:2019/3/12
标签：电能论文; 分布式论文; 质量论文; 光伏论文; 电网论文; 电源论文; 电压论文; 《电力设备》2018年第27期论文;