光伏并网对电网电能质量影响的分析研究

施传威

摘要：在配电网运行过程中，当分布式光伏的普及率提高时，电网的结构变得更加复杂，从以前的单电源辐射结构变为包含整个电源的结构，这使得潮流和电压特性发生了很大的变化。在这种背景下，如何有效地监管配电网，保证其安全稳定运行，是我们需要关注的问题。针对这种情况，有必要分析分布式光伏并网后配电网面临的一系列变化，并采取相应的改进方法，实现电网的平稳运行。

关键词：光伏并网;电网电能质量;影响;分析

引言

光伏电站并网后，配电网由原来的单一供电系统向多元供电系统转变，导致配电网中谐波和DC分量增加，影响配电网的安全运行和电力设备的正常工作。为了保证配电网运行的电能质量要求，促进新能源发电的发展，有必要对新能源并网发电给配电网带来的电能质量影响进行深入研究。

1光伏发电与并网技术分类分析

1.1太阳能电池技术

发电技术只有在光伏电池的基础上才能发挥作用。在技术不断进步的今天，我国光伏电池的结构也发生了多次变化。最初的硅材料光伏电池，长期使用后损耗严重，制造成本非常高，不符合我国大规模供电的实际需求，因此逐渐被淘汰。在此基础上，技术人员进行了新一轮的研究，尝试了各种新材料的性能，提出了第二代光伏电池的设想。第二代光伏电池摆脱了硅材料，制造成本和功耗都得到了有效解决。近年来，经过新一轮的技术改造，光伏电池正在向薄膜电池和二次晶硅方向发展。与前两代光伏电池相比，这种新型电池具有更加显著的光能转换效率，能够更好地保证电能生产的稳定性，因此得到了一定程度的认可。

1.2太阳能光伏发电并网电流控制技术

光伏发电的并网电流控制技术非常重要，其中逆变器是最重要的设备，可以将直流电转化为交流电。通过逆变器的合理应用，将电力谐波控制在一定范围内，提高光伏发电的电压，使光伏发电和并网技术更好地发挥作用。目前太阳能光伏发电并网电流控制技术的应用从根本上降低了电力谐波的畸变率，保证了电流控制的有效性，这需要在今后的工作中进一步研究。

2光伏并网对电网电能质量影响

2.1电压波动的影响

光伏发电系统受自然环境温度、太阳辐射强度等因素的干扰，其输出功率具有一定的波动性。接入配电网后，改变后的电源输入会导致原有电压水平的波动，难以避免闪变，影响供电稳定性。同时，光伏电源容量和安装位置不当不仅不能充分发挥光伏供电系统的积极作用，还可能对配电系统产生一系列负面影响，主要表现为：电压波动会导致交流电机转速异常，影响工业生产质量;在一些电子变换器的运行中，电压波动会使控制器误识别电压相角的状态;在日常照明用电中，电压波动会导致光源闪烁，降低工作效率。光伏电源的接入将对配电网相关的电能质量和经济性产生重要影响，其中电压波动是研究较多的影响因素之一。研究表明，当光伏发电量超过一定水平时，并网节点上游各节点电压先降低后升高，并网节点上游各节点电压逐渐降低。新能源并网节点处电压波动最大，并网节点越靠近馈线端，电压波动越大。目前光伏并网后的电压波动问题有几种解决方案：增加变电站母线短路容量;当光伏电源为逆变分布式电源时，可以抑制电压波动，缓解电压凹陷问题。当光伏电站容量确定后，增加发电量以增加总有功功率，减少无功功率的变化;优化光伏电站逆变器布局方案，提高电压稳定性。

2.2并网分布式光伏对网损的影响

输电会导致网损，即线路中的电能损耗，最大限度的体现了电网在输电方面的优势，电网收益也会受到一定程度的影响，所以这类指标一定要引起足够的重视。接入电网后，配电网中潮流的规模和方向发生了变化，电压幅值和电压降也发生了一定程度的变化，这是造成网损的重要因素。（1）头端接入。分布式光伏在首端集中接入后，当光伏普及率提高时，网损一般不会发生变化。只有当PV磁导率超过一定值时，网络中才会送回更多的有功功率，支路电流也会增大，线损也会大大增加。在变压器的位置，光伏可以吸收负荷，变压器的负债率会得到有效控制。当PV磁导率超过一半水平时，配电变压器的出口功率会发生变化，变压器中的电流处于最低状态，配电变压器损耗得到有效控制。（2）终端接入。当线路末端统一接入分布式光伏时，如果光伏普及率为10%，可以最大程度地消除网损。从原因分析可以看出，端电压升高后电压幅值可以得到有效控制，接入较少的分布式光伏器件时电压降也会降低，损耗也会随着电流的降低而降低。在变压器处，当PV磁导率超过30%时，损耗也最小。线路末端统一接入分布式光伏后，在光伏渗透率增加的过程中，网损、线损和变压器损耗会先减小后增大。与终端接入方式相比，分布式光伏在头端集中接入对全网损耗影响不大。高渗透率光伏并网后，随着光伏出力的发展，有功功率倒挂现象较为普遍，增加了线路损耗，影响了经济效益。

2.3分布式光伏并网对三相不平衡的影响

配电网存在单相出线、负荷单向等现象，容易造成三相不平衡。本研究将分布式光伏接入首端和末端，分析光伏磁导率变化时会影响三相不平衡。通过首端三相集中接入，线端分散接入，得到分布式光伏渗透率变化后电压三相不平衡的影响。在首端三相集中接入后，当光伏渗透率增大时，电压电流三相不平衡会逐渐减小，而且这个幅度非常有限，衰减也非常缓慢。这种方法虽然可以在一定程度上降低电压三相不平衡，但并不能达到很好的效果 。分布式光伏系统也能在一定程度上降低電压三相不平衡，效果非常明显。从得到的数据可以看出，光伏透过率提高10%后，三相电压不平衡至少可以降低4%。

结束语

本文以光伏发电的电能质量为研究对象，分析了光伏发电与并网技术分类分析，深入探究了光伏发电过程中电压波动、网损、三相不平衡等影响因素的具体原因和影响规律，提出了改善电能质量的可行方法，对进一步改善光伏发电过程中的电能质量具有一定的参考价值。

参考文献

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