分布式光伏发电并网对配电网的影响及对策

包党泉

摘 要：在我国大力推广节能减排及再生能源利用的背景下，分布式光伏发电作为一种新兴清洁能源被运用于电力系统，带来了全新的能源供应。但同时给传统的配电网带来了新的挑战。本文主要就分布式光伏发电并网对配电网产生的问题和影响的基础上，提出了相应的解决对策。

关键词：分布式光伏发电；配电网；孤岛效应；电能质量；网损

中图分类号：TM615 文献标识码：A

分布式光伏发电（Distributed Photovoltaic Generation，简称pv）的并网运行，不仅仅有利于降低配电网电能损耗，改善终端电压，同时降低能源成本，调节能源结构。分布式光伏发电并入配电网后，使传统配电网由原来的单电源辐射型结构变成多端电源供电系统，改变了潮流分布和电压变化。同时，在发生故障时，由于分布式光伏电源提供了故障电流，也影响了配电网的保护。本文分析分布式光伏发电并网后对配电网保护、电能质量及网损的影响，并提出了相应的解决措施。

1.分布式发电对配电网的影响

1.1 对配电网继电保护的影响

目前我国配电网一般为单电源、放射性配电网络。而分布式光伏发电并网改变了配电网传统的网络拓扑结构，对保护的灵敏性和选择性均产生了影响。

（1）对三段式过流保护的影响。光伏发电电源在配电网发生故障时会同时产生故障电流，会影响保护对故障电流的判断。其产生的影响与其分布的位置、容量以及串联的电抗值有关。影响线路保护动作的灵敏性，有可能会造成保护误动或者拒动，还可能导致邻近线路的瞬时速断保护失去选择性而误动作。

（2）对高压熔断器保护的影响。配电网因分布式光伏电源的接入变成多端电源供电系统，熔断器保护不再满足故障后仅仅断开故障支路，无法满足选择性。

（3）对距离保护的影响。距离保护具有方向性，是一些重要线路常用的保护。当分布式光伏发电并入后，对于距离保护而言，其上游多了一个分支，使其距离保护的二、三段范围缩小。

（4）孤岛运行问题。如图1所示，分布式光伏发电系统通过断路器QF2并入配网，当配电网发生故障保护动作时断开断路器QF1，但对应的分布式光伏发电系统断路器QF2未能及时作出反应而快速断开，造成未能及时和系统隔离，从而形成了孤島，不利于电网的安全运行。如仍可向部分线路供电，从而造成人身安全问题；若孤岛不具备调节功能，则会导致频率和电压失去参考而波动，损害用电设备；当在消除故障恢复供电时，孤岛作为有源系统并网，存在非同期合闸的可能，会导致合闸失败。

1.2 对配电网电能质量的影响

分布式光伏发电并网，其注入功率改变了稳态的电压水平，带来了电压、电流的波形畸变。对配电网电能质量的影响主要体现在以下几方面：

（1）谐波畸变：分布式光伏发电采用电力电子换流器，对配电网不可避免地引入了谐波电流，同时导致系统的电压畸变。其影响程度取决于电力电子换流器的配置和技术。而分布式光伏发电中的电抗和配电网的电容很容易引起谐振，放大谐波畸变。

（2）电压波动和闪变：分布式光伏发电受限于太阳辐射、客观环境温度等，其输出的功率受到天气条件的影响，具有一定的波动性。功率的变化容易引起电力系统的电压波动，从而导致闪变。

（3）改变潮流方向：配电网的电压分布也受到了分布式光伏发电的接入位置和容量的影响。当其容量越大，输入功率越高，在其接入的馈线的节点电压上升越高，容易导致潮流倒向，在其接入点造成配电系统的电压极大值。

1.3 对配电网网络损耗的影响

分布式光伏发电的并网会对配网损耗造成一定影响，并取决于其接入的位置和容量。其接入配电网任意位置都会增加线路损耗，并且越靠近线路末端，损耗越大。当分布式光伏发电的并网容量较大达到一定的负荷时，会向配电网倒送功率，导致系统网络损耗加大。

2.分布式光伏发电对配电网影响的解决措施

2.1 完善技术标准与规范，革新设备

在对分布式光伏发电的技术参数、控制特性及承受电网扰动能力的进行探讨研究的基础上，对其并网的规模、无功配置、电能质量及接入的电压等级作出技术要求，完善分布式光伏发电并入配电网的技术标准与规范。并革新调压设备如静止无功补偿设备和无功发生器等，使分布式光伏发电系统并入配电网规范化和有序化，确保其发电系统及其控制设备不会危害配电网的安全运行。

2.2 对继电保护影响的解决措施

（1）分布式光伏发电并网容量较大时，因考虑各种极端情况下保护的灵敏性并进行校验，同时需考虑给电流保护加装方向继电器。

（2）分布式光伏发电并网后会导致保护重合闸存在故障点电弧持续时间长的问题，故可适当将重合闸时限延长。为了消除非同期合闸的安全隐患，光伏发电侧重合闸继电器应检同期，而系统侧则应检线路无压。同时，在光伏发电侧配置低周低压自动解列装置，并在重合闸动作前将其切除。

（3）优化分布式光伏发电并网系统孤岛检测方法，分析光伏发电对配电网故障电流大小、方向及分布的影响，提高故障情况下负荷切除和孤岛划分的选择技术。配置快速有效的反孤岛保护功能，在异常情况时刻准确判断孤岛状况，并迅速解列分布式光伏发电，实现孤岛和联网运行的无缝切换控制技术，保证配电网故障快速可靠切除和及时恢复供电。

2.3 对电能质量影响的解决措施

（1）抑制分布式光伏发电引起的谐波畸变，可通过群控技术和补偿控制两种有效的解决方案。一是指将逆变器并联运行，提高直流侧容量，使逆变器在高效率区工作以提高发电功率，从而降低谐波含量。二是采用有源滤波技术，通过控制将有功和无功功率综合控制的同时抵消产生的谐波分量。

（2）通过分布式光伏发电的有功及无功输出控制和SVC（无功补偿）相结合，同时进行无功调节来提高系统电压质量，减轻电压波动和闪变的情况。同时限制分布式光伏发电的容量，提高其并网逆变器的调节能力，以加强电压的稳定性。

2.4 对网损影响的解决措施

合理地规划分布式光伏发电并网的位置，科学分布其并网容量，控制配网线路的功率方向，从而达到控制线损的目的。当小容量的光伏并网时，光伏接入点距离母线越远，网损越小。所以尽量将小容量的分布式光伏发电配置在输电线末段附近当光伏的接入容量小于所并入线路负荷的功率需求时，光伏接入容量越大，网损越小。将大容量分布式光伏发电配置在变电所及母线附近合适的位置。

结语

分布式光伏发电并入配电网后，有利于再生能源的提高利用，对电网的安全经济运行有着积极的影响，应大力推广使用。但同时对配电网的继电保护、电能质量及网络损耗带来了不可忽视的影响。本文简要分析了上述问题，并提出了解决的参考措施，对工程实践中具有一定的指导作用。

参考文献

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[2]吴兴龙.光伏并网对配电网的影响[D].合肥工业大学，2013.

[3]冯垛生.太阳能发电原理与应用[M].北京：人民邮电出版社，2007.