分布式光伏对配电网的影响及应对措施

袁枢桦

【摘  要】太阳能作为一种污染指数低的可再生资源，是代替化石燃料的最佳选择。当今世界，光伏发电迅速发展，其中以分布式电源接入配电网的并网光伏系统占主导地位，在被大多数城市居民使用的同时也获得了快速发展的空间。分布式发电是指在房顶或楼顶放置不可移动的小型模块，借助太阳光的照射或暴晒，使其发出电能。这是一种绿色健康无污染又具有价值的再生能源。根据相关调查可知，目前全世界发电量高达80%以上都是不可再生的能源。分布式光伏发电具有节能减排的特点，在一定范围内为相关行业带来了便利，还能在电网发生故障后及时供应发电，保障我国电力配电网系统的正常运行。

【关键词】分布式光伏;配电网;影响;应对措施

一、分布式光伏电源概述

使用可再生的太阳能进行电能转化时，可以使用太阳能电池板将太阳能转化为电能，这种获取电能的装置即光伏电源，其依托太阳的光生伏特效应，将太阳发出的热量，在电池板等装置的作用下，生产出电能，这种电能可以作为有效的电源供应给所需的人使用。光伏电源的装置结构主要包括三部分，即控制器、太阳能电池板、逆变器，在共同作用下进行电能的发电与储存。这种电源的电压等级较低，在生产使用的过程中，不会对环境造成破坏，使用灵活，尤其是对于一些偏远山区的居民而言，使用太阳能供电的效果好于电网供电，其应用优势非常明显。

在使用区域发电后，该电源可以独立使用，或者可以连接周边的配电网共同配电。其有着较强的地区适应性，储备的电能基本可以供应本地区人们的用电所需。但是在进行电能转化时，太阳能受气候等因素干扰，容易出现输出功率异常等情况，并网运行可能会对配电网运行的稳定性产生影响，使得电网的负荷调控无法顺利进行。现阶段，国家电网公司对于分布式光伏并网工作提出了规范性要求，使得光伏电源需要按照要求进行并网输电，减少并网后的不利影响。要求指出，首先，并网后光伏电源可以为电网输送电力资源，且能够促使电网稳定运行。其次，接入的光伏电源数量需要控制，多个电源的总体影响较大，且接入的总容量需控制，不可超过上级变压器有效负荷量的1/4。最后，该电源的短路和额定电流的比值需要在10kV以上;根据电网条件、装机容量，确定并网电压等级，一般光伏电源的电压值处于8kV以下，或者低于8kV时，配电网的电压值即为220kV等。如果接入的低电压、高电压均符合并网标准，则可以先进行低电压的并网。因此，供电单位在本地区的供电中，根据该项标准对并网工作进行检查监督，找出影响电网稳定性的因素，及时采取有效的手段进行规避处理，确保分布式光伏并网工作的安全可靠性。

二、分布式光伏并网对配电网的影响分析

（一）电网运行控制不佳

对于太阳能资源的有效利用，可以采用光伏并网来实现，但是大规模应用后，一旦供电环境较为恶劣，供电单位的工作人员无法对变化的并网功率进行监控把握，以及对于电能的负荷增长也无法做出准确判断，电力调度工作面临较多困难。太阳能发电受到较多不稳定因素的干扰，在发生严重的问题后，工作人员需要使用传统的手段进行发电，重新制定供电计划，这将无法保证人们的生活用电。如果并网后，配电网接入的分布式光伏电源较多，电网的调峰压力、调频将会受到明显影响，存在非常严重的峰谷差异。此外，在公共电网中，接入该种电源，使得电源点的数量、分布区域变多、变广，在电力系统无法对所有电源点控制的情况下，需要进行科学合理的供电调控，加强电网的运行效率。但处理不当易使得电力系统的多个供电设备、电压值、电网调峰出现问题，控制效果不佳，最终造成配电网运行安全事故。

（二）分布式光伏发电还会对供电稳定性造成一定的影响

由于分布式光伏发电具有光照强度、设备质量的不稳定性，因此在日常供电中经常会出现线路短路、断电的现象，影响配电系统的电压起伏，造成电力系统运转出现故障，影响电力配电网的正常运行。在实际应用分布式光伏发电时，需要对地区的发电情况进行调查。

（三）孤岛效应

该问题多发生在分布式光伏电源与公共电网并网之后，在电网供电中，一旦其中的公共电网存在故障断电问题，无法正常给用户供电后，由于不能及时、快速地查找故障原因，而光伏电源的供电工作还在继续进行，使得诸多处于孤岛地区的用户无法有效用电，造成了孤岛效应。此时设备故障检修人员直接对设备进行检查维修，很容易引发安全事故。此外，在孤岛效应下，主电网与该电网由于操作不同步，会出现严重的过电压问题。

三、分布式光伏并网对配电网影响的改进措施

（一）加强配电网建设

在分布式光伏的应用过程中，需要关注电网的基础设施。虽然原有的电网建设基础相对完善，但光伏发电是一种新的发电方式，需要结合分布式光伏发电的实际情况进行相应的基础设施建设。在一定基础上，加强配电网建设，增加配电网系统功能，有效降低分布式光伏的影响。要明确分布式光伏接入的位置和方式，在城市配电网建设中考虑环保电网模式，确保光伏接入的稳定性。当电网发生短路时，分布式光伏将继续为周围环境发电，起到应急作用，以免局部故障影响整体。

（二）岛效应的改善方法

可以通过维修的方式检测到这个问题，以便有针对性地进行故障排除。目前比较常用的检测方法是被动检测。当电网被切断时，该方法可以用来研究逆变器的工作参数。如果检测到的输出功率与负载功率相差较大，说明存在孤岛效应。当两个功率值相差不大时，该方法的检测效果并不理想。同时，也可以采用主动检测的方法。在这种方法的檢验中，需要调整逆变器的参数以干扰电网的运行。如果检测不到这些干扰参数，说明电网没有孤岛效应。当出现故障时，逆变器的异常参数将远远超过标准值和调整值，从而可以检测到影响。采用主动检测方法后，检测人员可以获得精度较高的参数，但存在控制困难等问题。此外，还有故障信号检测方法。供电设备监测系统将在故障发生后及时发出光伏供电异常信号，工作人员可迅速调整或切断并网活动。目前，被动探测和主动探测相结合对孤岛效应的探测效果较好。

（三）电能质量损害的改善方法

在并网前，供电单位可以对光伏电源和各接入点的电能质量进行综合管理，并通过在线监测手段对电能质量进行检查。如果发现电压波动或大量谐波干扰，可以迅速采取措施，加强电能质量的维护。

（四）利用电网容量和预测技术协助配电网发展

在实际应用过程中，需要利用电网容量技术来辅助配电网的发展。需要注意的是，总配电网的容量相对较低。如果采用增容辅助技术，可以保证配电网故障时的连续供电。基于该预测技术，可以对故障进行预测，进行有针对性的调整和定期维护，掌握配电网的实时情况，实现对故障的最有效控制，使分布式光伏得到充分利用，提高分布式光伏的利用效率，促进其发展。要形成科学合理的实施策略，确保分布式光伏在电力行业具有良好的发电环境和最佳的供电效果。

四、结论

面对当前社会中存在的供电问题，需要在全国各地区进行分布式光伏电源的应用推广工作，但是其在与配电网进行并网供电的过程中，供电单位需要对常见的问题多进行研究，以便能够在应用之前，通过合理的施工与调节，减少问题的发生率，并且便于配电网检修人员在供电期间发生故障问题时，能够准确找到问题的原因与解决方法，不断提高配网供电的效率和质量。

参考文献：

[1]秦睿，董开松，汪红燕，等.大规模光伏电站集中并网对电网的影响分析及对策[J].电气自动化，2019，36（3）：57-59.

[2]宋健，许喆，翟爽，等.分布式电源接入配电网的继电保护研究[J].山东电力技术，2018，45（10）：27-31.

（作者单位：广东电网有限责任公司东莞供电局）