分布式光伏发电如何与配电网协调发展

赵军亮

国网河南省电力公司新乡供电公司

分布式光伏发电如何与配电网协调发展

赵军亮

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能源和环境的危机，促进了太阳能等新型可再生能源的开发利用。分布式光伏发电充分发挥了光伏发电与分布式技术的综合优势，成为了新型可再生能源开发利用的重要方式，这类方法虽能避免分布式光伏发电接入可能对配电网产生的不利影响，但也从根本上限制了分布式光伏发电的发展。电网已经成为国内外学术和工程应用技术研究的重点领域，为分布式光伏发电发展创造了广阔的空间。分布式光伏发电和主动配电网技术虽然有着密切的内在联系，但在发展进程以及关注点上也有一些区别，相互协调则更有利于促进二者的共同发展。

分布式光伏发电；配电网；协调发展

1 分布式光伏发电

首先，与传统配电网负荷的单向潮流不同，分布式光伏发电装置的接入将在配电网中形成双向潮流，另外，太阳能辐射强度的随机波动性，直接决定了分布式光伏发电装置输出功率的可预测性和可调度性差。因此，分布式光伏发电将对配电网的电压特性、继电保护、短路特性等严生影响，对配电网是一个潜在的不稳定因素。

其次，分布式光伏发电严生的电能，一般都需要利用电力电子装置进行电能变换后才能并入电网，而电力电子装置工作产生的谐波，可能对电网的电能质量严生不利影响。另外，电力电子装置在动态调节和控制惯性、过载能力、故障穿越能力等方面，与传统发电机有很大的差异，也被看作是电网稳定运行的潜在风险。当分布式光伏发电接入容量的比例较小时，这些特性差异对电网的影响可以忽略，而随着接入容量比例的不断增加，其对电网稳定性的威胁也越来越显著，并终将达到电网难以耐受的程度。

最后，分布式光伏发电在投资和严权主体，以及建设位置分布上更倾向于分散，应用环境以及客户的需求也更加多样化，调度和控制的要求更加简便灵活和多变。如果沿用传统电力系统相对集中的规划、设计建设以及管控模式，将在很大程度上限制分布式光伏发电技术优势的发挥。因此，分布式光伏发电的推广应用，给配电网运营管理以及相关行业技术标准和规范的制定与执行都提出了新的要求。

2 配电网关键技术

2.1 柔性组网技术

结合配电网连接方式及设备型式，利用各种电力电子装置，通过柔性变压、双向潮流控制、电能质量治理、不间断供电等多种柔性控制技术，为电网提供灵活调节能力，使交流、直流、交直流混合等多种网络结构发挥各自优势，互联共存，提升分布式光伏发电接纳能力、供电可靠性和供电能力。

2.2 保护技术

基于模式识别、多信源、大数据等技术，通过直流保护、自适应保护、网络保护等技术，实现故障的准确判断、可靠隔离和故障区段的准确识别。

2.3 即插即用技术

基于标准化接口，结合感知元件和信息交互技术，管理本地与配网间的信息和电力双向流动，具有自检测、自诊断、自保护功能，能够被配电网自动识别，并在线自动纳入管理。

2.4 新能源接入电压控制技术

新能源接入增大了电压调节难度。通过本地和全局电压协调控制，一方面对本地电压控制环节和控制能力进行实时跟踪和实时预测，向系统预报本地无功需求和无功可调节量，由系统进行全局优化;另一方面根据系统指定的电压控制值，通过本地各无功电压控制环节的联合控制，保证接入点新能源接入的电压安全。

2.5 可再生能源高渗透区域谐波治理技术

为了适应大量间歇波动性可再生能源、电力电子装置、不平衡和非线性负载接入，需解决这些单元之间引起的谐波超标和谐振问题。利用可再生能源并网变流器、有源滤波器等电力电子装置吸收谐波，并为系统提供一定的阻尼抑制谐振，保证配电网的安全稳定运行和高质量供电。

3 分布式光伏发电与主动配电网的协调发展分析

3.1 政策规划

目前我国分布式光伏发电与主动配电网的有效结合方式主要有3种：1)在电网架构薄弱地区、缺电地区，以提高地区供电能力为主，提高有效供电过程中电压的稳定性、电压自适应控制、分布式光伏发电的高渗透率接入、并离网切换，以及微网运行控制等技术方面的改进；2)以城镇地区为主，分布式光伏发电密度较高、接入点分散，以供电电能质量控制、提高能量利用效益、优化控制潮流特性等技术改进为重点研究内容；3)工业园区等生产区域，分布式光伏发电以大规模、连片式、流畅性为主要特点进行电压供应，需要解决的是远程调度、继电保护、功率预测等技术工作。

3.2 技术规范

随着近年来分布式光伏发电的应用推广，技术规范的约束方式多体现出的弊端越来越显著。分布式光伏发电与主动配电要协调发展，必须对传统配电网进行升级，构建完整的创新和发展体系。在当前的分布式光伏发电技术的发展阶段，主动配电网的进步和发展，对提高电力系统的可调度性和稳定性都具有重要价值。在未来主动配电网发展的高级阶段，技术特征应该会集中体现在主动配电网的内部负荷、储能装置、分布式发电装置、能量管理系统等各项技术内容之间的联合调控和配合程度上。技术规范是指通过循序渐进的方式，引导传统配电网向主动配电网进行转换。

3.3 实验示范

通过对分布式光伏发电与主动配电网的结合方式和应用典型进行实验示范，对电力供应薄弱区域进行重点实验，研究控制技术的开发和发展。城镇内，主动配电网络通过借助储能设备和负荷管理，重点对分布式发电装置的灵活接入和分散运行进行观测、研究，从而确定针对整个供电网络的控制策略。调节负荷、储能装置、分布式光伏发电的控制等，需要在配电网内部的功率和电压处于一定范围内时，才能保证配电网的安全稳定和高效运行。

结语

借助主动配电网技术的支撑，分布式光伏发电可望实现宽限接入，并通过与储能装置、负荷的联合调控，发挥更大作用，具有更广阔的发展前景。主动配电网关键技术的研究是当前的热点，为了更好地促进分布式光伏发电和主动配电网的协调发展，应该在政策规划、技术规范和实验示范等多个方面，结合双方特点和要求，合理设计发展路径。

[1]缪立恒.分布式光伏接入对配电网稳态运行影响的研究[D].华北电力大学,2015.

[2]杨永标.光伏电站分布式接入配电网保护研究[D].南京理工大学,2013.