分布式光伏发电并网对配电网的影响

丁文博

摘 要：近些年来，随着我国经济的发展，前期以牺牲环境而发展经济所引发的环保问题逐渐显现，其中笼罩大半中国的雾霾问题是由于冬季采暖和发电厂发电燃煤不完全所引发的，人们迫切需要新的清洁能源，以光伏发电为代表的可再生能源走入了人们的视线，太阳能作为一种分布范围广、安全无污染的能源具有非常大的开发潜力，并且随着科技的发展，前期光伏发电并网的一系列难题逐渐得以解决，使大范围采用光伏发电成为可能，我国出台了一系列的政策鼓励分布式光伏发电的建设。文章将就分布式光伏发电并网对于电能质量的影响进行介绍并提出了应对措施。

关键词：分布式光伏发电；电能质量；并网

前言

太阳能是一种分布非常广泛的能源，发展分布式光伏发电，不但能够满足用户家里的电力需要更可以将多余的电力并网卖给国家电网，产生相应的经济效益，但是由于分布式光伏发电项目小，单一发电项目电压低，如果电力并网会对电网电能质量造成一定的影响。

1 分布式光伏发电简介

1.1 光伏发电和分布式光伏发电

光伏发电是指利用太阳能光伏电池把太阳辐射能直接转变成电能的发电方式。光伏发电是当今太阳能发电的主流，所以，现在人们通常说的太阳能发电主要是指光伏发电。分布式光伏发电，是指在用户所在场地附近建设，运行方式以用户侧自发自用为主、多余电量上网、且在配电系统平衡调节为特征的光伏发电设施。分布式光伏发电遵循因地制宜、清洁高效、就进利用的原则，充分利用当地太阳能资源，替换和减少化石能源消费。

1.2 光伏发电系统组成

光伏发电系统由光伏方阵（光伏方阵由光伏组件串并联而成）、控制器、蓄电池组、逆变器等部分组成。光伏发电系统的核心部件是光伏组件，而光伏组件又是由光伏电池串并联并封装而成，它将太阳的光能直接转换为电能。光伏组件产生的电为直流电，我们可以利用，也可以用逆变器将其转换成为交流电，加以利用。从另一个角度来看，对于光伏系统产生的电能可以即发即用，也可以用蓄电池等储能装置将电能存放起来，根据需要随时释放出来使用。

1.3 分布式光伏发电并网

配电网是从输电网或地区发电厂接受电能，通过配电设施就地分配或按电压逐级分配给各类用户的电力网，是由架空线路、电缆、杆塔、配电变压器、隔离开关、无功补偿电容、计量装置以及一些附属设施等组成的，一般采用闭环设计、开环运行，其结构呈辐射状。

分布式光伏发电接入配电网，使配电系统中发电与用电并存，配电网结构从放射状结构变为多电源结构，短路电流大小、流向以及分布特性均发生改变。

2 分布式光伏发电并网对电网造成的影响

2.1 并网对于对电网规划会造成一定的影响

由于分布式光伏电源多采用的是以家庭为单位的电源结构，其装机容量的不确定性增加了电力公司对于电网规划预测的难度，将原先先规划后建设的方式打破。使现在的负荷增长模式产生了较大的改变，使现今配电网的改造和管理的难度系数大大增加。

2.2 不同的并网方式造成的影响

分布式光伏采用不同的并网方式会对配电网造成不同的影响，例如，如果采用离网运行的方式则不会对电网造成影响，如果并网但是并未输送功率会引起电压的波动，而如果采用并网且输送功率的方式则会产生多方面的影响。

2.3 对电能质量产生影响

光伏发电由于现今处于起步阶段，规模较小，同时我国在光伏发电逆变技术上相较国外还有一定的差距，例如在并网逆变系统的电磁噪声和电磁兼容性问题上以及并网逆变发电系统的最大功率跟踪方面都有着不小的差距，这些都造成光伏发电并网影响电能质量，其影响主要体现在电压波动和谐动两个方面，光伏发电主要是通过太阳光照进而产生电能的，太阳照射的强度以及照射的时间的等都会对产生的电能造成一定的影响，使电能产生一定的时间、间歇等特点，这些都会对电网的电压稳定造成影响，容易造成波动闪变，而随着国家加快推进分布式光伏的装机容量，并网的光伏发电会越来越多，从而使这种影响越来越明显，此外，分布式光伏接入的重要影响是造成馈线上的电压分布改变，其影响的大小与接入容量、接入位置密切相关。光伏发电产生的直流电需要通过逆变器变为交流电才能并网，在逆变时逆变器内的电子器件会产生一定的谐波污染，除了谐波污染之外还会产生项间电压不平衡等问题，在这之中谐波产生的危害更为严重，会引起多方面的问题。

2.4 对继电保护的影响

中国的配电网大多为单电源放射状结构，使用较多的是速断、限时速断的方式进行保护，这种保护是不具备方向性的。而当光伏发电并网后，并网后的功率会使继电保护范围缩小，会造成对电网的保护能力的减弱，更有可能是其他的部分产生问题时会波及分布式光伏的继电保护产生误动作，这些都会对电网的正常及安全运行造成极大的影响，会对配电网络的电能质量造成极大的影响。

3 分布式光伏并网电能质量评估

我国光伏产业发展相较于其他国家发展较晚，现今使用的光伏并网标准是国家电网制定的企业标准和国家的的相关标准，此标准对光伏并网标准进行了详细的说明。并网的交流电需要符合国家的相关管理规定，并应对并网的电能质量进行监控，并应在谐波、电压不平衡度、直流分量、电压波动和闪变以及功率因数等电能质量方面进行监控，上述电能参数需啊哟符合国家的并网电能的质量规定。

4 光伏电站的功率控制和电压调节

4.1 有功功率控制

通过10kV（6kV）～35kV电压等级并网的分布式光伏发电并网自身需要有一定的有功功率调节能力，需要能够根据需要调节电源的有功功率输出，使用分布式光伏发电最大输出功率及功率变化率符合国家的相关规定，保障电网的顺利运行。

4.2 电压/无功调节

分布式光伏发电并网电网电压调节的方式包括调节电源的无功功率、调节无功补偿设备投入量以及调整电源变压器的变比。

通过380V电压等级并网的分布式光伏发电功率因数应在0.98（超前）～0.98（滞后）范围。通过10kV（6kV）～35kV电压等级并网的分布式光伏发电电压调节按以下规定：（1）同步电类型分布式光伏发电接入电网应保证机端功率因数在0.95（超前）～0.95（滞后）范围内连续可调，并参并网点的电压调节。（2）异步电机类型分布式光伏发电应具备保证在并网点处功率因数在0.98（超前）～0.98（滞后）范围自动调节的能力，有特殊要求时，可做适当调整以稳定电压水平。（3）变流器类分布式光伏发电功率因数应能在0.98（超前）～0.98（滞后）范围内连续可调，有特殊要求时，可做适当调整以稳定电压水平。在其无功输出范围内，应具备根据并网点电压水平调节无功输出，参与电网电压调节的能力，其调节方式和参考电压、电压调差率等参数应可由电网调度机构设定。

5 结束语

文章针对分布式光伏发电并网的原理以及对配电网的电能质量的影响进行了介绍，根据国家相关规定对光伏发电并网需要对电网进行检测，检测光伏并网后对电能质量造成的影响，包括谐波、电压偏差、电压不平衡、电压波动和闪变、电磁兼容等进行评估，并提出相关的建议或改进措施。

参考文献

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