浅谈分布式光伏并网对电网运行的影响

张红军

摘要：作为一种近年来逐渐广泛应用起来的新型发电技术，分布式光伏电源接入到配电网会对传统配电网产生巨大的影响，不仅影响到配电网的潮流分布，同时也会使其电能质量获得极大地提升。目前分布式光伏电源仍然处于发展阶段，其在接入配电网后仍然存在较多的问题有待解决，因此必须明确光伏式电源对于接入配电网对配电网的影响。

关键词：可再生能源;安全性;供电可靠性;

前言：

在全球资源消费日益紧张、气候变暖、生态环境恶化和人们环保意识日益增强的大环境下，光伏发电必将成为可再生能源领域的一支生力军。进入21世纪以来，中国光伏产业的发展十分迅猛，特别是2004年后，在欧洲市场的大力拉动下，中国光伏产业更是得到了飞速发展，2007年中国已经成为太阳能电池生产第一大国。

一、并网光伏电源根据

设计容量的大小，可以选择35、10（20）kV和400V等多种电压等级并网。实际运行的并网光伏电源有一下特点：

1、现有主要光伏的并网逆变器的控制方式为电压源电流控制，即输入侧为电压源，输出为电流源控制，通过控制输出电流以跟踪并网点电压达到并网的目的。

2、为有效利用太阳能，并网逆变器输出功率常见的控制策略为最大功率跟踪控制（MPPT）

3、光伏发电输出受天气影响很大，尤其在多云天气时发电功率会出现快速剧烈的变化。

4、由于光伏电站发电功率的快速随机波动特性，当大容量并网时等效负荷峰谷差增大的概率非常大，就需要常规发电机组的旋转备用容量进行功率调整补偿，增加了常规发电机组的发电成本。

5、逆变器输出轻载时，谐波会明显增大。

6、并网逆变器的防孤岛保护能与负荷状况的相关性：由于现有的光伏电源容量相对于负荷比例小，市电消失后电压、频率会快速衰减，防孤岛可以准确检测;随着光伏电源并网容量和数量不断增加，会有多重类型的并网光伏逆变器接入同一并网点，导致互相干扰。当出现发电功率与负荷基本平衡的情况时，防孤岛检测的时间会明显增加，甚至可能出现检测失败。

二、潮流双向流动

与传统辐射型配电网中单向潮流不同，光伏发电系统的接入会导致线路中潮流的双向流动，尤其是在大规模光伏电源接入的情况下，光伏发电产生的剩余能量馈入大电网中，对原有保护设备之间的协调配合以及电压调节器的动作情况产生影响。

三、对系统电压的影响

光伏发电输出功率受环境因素影响较大，具有一定的不稳定性，同时逆变器的使用会带来一定的谐波电流。因此，大规模的光伏电源接入会对电能质量中的谐波含量、三相电压不平衡度、电压波动和闪变等产生较大的影响;而且配电网在接入光伏电源后，由于馈线上的传输功率减少，使沿馈线各负荷节点处的电压被抬高，可能导致一些负荷节点的电压偏移超标，负荷点电压被抬高的负荷与接入光伏电源的位置及总容量大小密切相关。

四、对系统保护的影响

在配电网络中，短路保护一般采用过流保护加熔断器保护的方式。对于光伏渗透率高的网络，当馈电线路上发生短路故障时，可能由于光伏电源提供绝大部分的短路电流而导致馈电线路无法检测出短路故障。

五、对电网运行控制的影响

光伏发电的不确定性使电网短期负荷预测准确性降低，增加了传统发电和运行计划编制的难度，断面交换功率的控制难度加大。光伏发电系统接入公共电网，使电网中的电源点数量显著增加，且布点分散、单点规模小，大大增加了电源协调控制的难度。对配电网络设计、规划和营运的影响。随着越来越多的分布式电源接入配电网络中，集中式发电所占比例将有所下降，电力网络的结构和控制方式可能会发生很大的改变，这种改变带来的挑战和机遇要求电力网络从设计、规划、营运和控制等方面进行升级换代。

六、孤島效应影响

若电力线路出现故障，或是因为需要停电进行维修而导致断电时，各个用户端分布式光伏电源便可能同附近负载形成电力公司无法控制的供电孤岛，即孤岛效应。伴随着分布式光伏并网系统应用范围的持续扩大，形成孤岛效应的几率也随之增加。孤岛效应的形成往往对用户正常用电以及配电网形成如下负面影响：第一，存在孤岛效应的区域，无论是供电电压还是供电频率，均不稳定。第二，供电恢复过程中，由于相位之间不同步，有可能导致电网受到冲击。第三，光伏供电系统出现孤岛现象之后，则用原有配电网之间相互分离。如果原供电模式为单相供电模式，便有可能使配电网发生三相负荷不对称的问题，进而降低其余用户的用电整体质量。第四，当配电网切换至孤岛方式，仅仅依靠光伏发电系统供应电能，若该供电系统当中部分并未安设储能构件或是储能元件容量不足，均有可能令用户的负荷出现电压不稳定或是闪变的问题。

七、分布式光伏并网对配电网产生影响的具体对策

1、安装安全自动装置

通常情况下，各个光伏电站的并网方式之间并不相同，彼此各有特点。究其原因，在于光伏电站受到电网架构的影响。因此，建议企业按照各个光伏电站本身的特点，为电站装设对应的安全自动装置。安装过程中，企业工作人员应遵照如下基本原则：若情况较为紧急，建议工作人员自系统内切除光伏电站，仅仅保留系统本身，以确保电力系统运行的稳定性以及安全性，从而建立完善第三道防线。

2、选择局部式光纤差动保护

基于一般微机保护容易受到分布式光伏电站并网的干扰，且受到的干扰较为严重，建议企业在条件允许的前提下，应用局部式光纤差动保护作为应对措施。如此一来，企业无需将光伏发电因阳光照射而受到限制纳入考虑范围当中，同时也避免出现因助增电流而致使保护灵敏度降低等问题。

小结：

随着光伏电源接入容量和数量的增加，现有并网逆变器的控制保护功能与技术将不能满足输配电网安全稳定运行的需要，会成为制约光伏电源并网的重要因素，因此有必要研究大规模并网光伏电源接入对输配电网的影响。

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