光伏分布式电源并网对配电网的影响

崔东海　朱晓阳　张斌

摘要 ：随着新能源的开发利用，分布式电源接入配电网的规模越来越大，其对配电网的影响必将越来越大，本文从分布式电源的特点入手，比较浅显地分析了其对配电网的影响。

关键词 ：光伏 分布式电源 配电网 影响

引言

近年来，全球面临的能源问题和环境问题越来越严重，国际社会日益感到环境污染和全球气候问题的严重性。为了应对日益突出的问题，各国学者对可再生能源进行深入研究。目前，在可利用的新能源中，以风能和太阳能为主，并得到了广泛的开发和利用，其中太阳能发电也最为成熟。不同于化石能源，太阳能储存丰富，安全清洁，可以满足我们长期对能源的需求，而且同时不会带来相应地环境问题。

智能电网作为一个热门的研究领域，近年来得到了迅速发展。作为智能电网中的重要环节，太阳能发电在近年来也吸引各国学者对其深入研究。目前，光伏并入配电网使其独立发电在各地的太阳能电场广泛应用。但是，光伏并入电网后，对配电网的拓扑结构、潮流都有很大影响。此外，太阳能是不稳定的，其受天气影响较大，将不稳定的光电接入配电网中会影响其运行的稳定性和经济性。因此研究太阳能发电并网运行后对配电网电压的影响对提高太阳能利用率具有重要的意义。

一、光伏分布式電源概述

（一）光伏分布式电源的概念

光伏电源实际上是将太阳能转化为电能的一种，具体说来，是指利用光生伏特效应，用太阳能电池板将太阳能转换为电能并作为电源的一种装置，这种装置主要由太阳能电池板、逆变器和控制器三部分组成。

（二）光伏分布式电源的特点

与常规电源相比，光伏电源具有无污染、可再生、灵活性强等优点。光伏电源利用太阳能发电，实现了零排放，不会对环境造成不良影响。而且太阳能几乎是一种取之不尽、用之不竭的能源，具有可再生性，对于解决人类面临的日益严峻的能源问题具有重要意义。

二、分布式电源的接入对配电网的影响

分布式电源的接入使配电网中各支路的潮流不再是单方向地流动，因此分布式电源的引入会给整个电网带来深刻的影响。

（一）对电能质量的影响

分布式的光伏并网逆变器采用高频调制易产生谐波，并联输出谐波放大现象难以预测与治理；输出功率不确定性易造成电网电压波动、闪变；配电系统将由原来单一电能分配的角色转变为集电能收集、电能传输和电能分配于一体的新型电力交换系统。光伏发电系统可能给配网带来电能质量问题，如谐波污染、电压波动及闪变。

（二）对电网稳定性的影响

太阳光照射是光伏电源发电的基本条件，因此光伏电源也是一种间歇性电源，其供电行为都在白天发生。光伏发电受天气环境影响很大，导致光伏电源电压具有很强的波动性。受此影响，将光伏分布式电源接入电网，电网将面临电源电压不稳，功率不一的考验。同时，光伏分布式电源单点规模偏小，电源点分散，大规模接入电网过后，大大增加了电网调控的难度，使得常规的无功调度和电压控制策略变得不再适用，将对电网调峰以及整个电网系统的稳定造成影响。

（三）对配电网继电保护的影响

在传统配电网中，线路故障时短路电流为从电源端指向故障点的单一流向电流，分布式电源接入后，短路电流的方向及水平将因受到分布式电源的类型、接入位置及容量的影响而发生变化，可能导致原保护系统发生不正确动作。例如，异步发电机直接并网时，并网前发电机本身没有电压，并网时将伴随一个过渡过程，流过4-7倍In的冲击电流，一般经过零点几秒转入稳态。对于小容量的接入电网，风电场并网瞬间将会造成电压大幅降低，从而影响接在同一电网的其他用户，并可能引发低电压保护动作。

（四）对电网运行控制的影响

大规模光伏并网发电是利用太阳能的一种有效方式，但光伏发电系统受光照强度和环境温度等气候因素的影响，并网后功率变化具有不确定性。大量用户使用光伏发电系统为其提供电能，使得电网规划人员更加难于准确预测负荷的增长情况，影响系统的调度和机组出力的计划。由于太阳能发电的不确定性，使大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的难度，断面交换功率的控制难度加大，当分布式的光伏发电在配电网电源中的比例不断增大的时候，其对电网调频、调峰压力的影响将愈加显著。光伏发电调峰能力极差，且随着光伏穿透功率的增加系统内的峰谷差将成倍增加。

分布式的光伏发电系统接入公共电网，使配电网中电源点增加了很多，电源点分散，单点规模小，显著增加了电源协调控制的困难，常规的无功调度及电压控制策略难以适应，将可能在电网调峰、安全备用、电压稳定和频率安全稳定等方面带来一定影响，增加了大电网运行控制的难度。给配电网安全稳定运行控制带来新问题。

（五）分布式光伏并网电能质量评估

我国光伏产业发展相较于其他国家发展较晚，现今使用的光伏并网标准是国家电网制定的企业标准和国家的的相关标准，此标准对光伏并网标准进行了详细的说明。并网的交流电需要符合国家的相关管理规定，并应对并网的电能质量进行监控）并应在谐波、电压不平衡度、直流分量、电压波动和闪变以及功率因数等电能质量方面进行监控，上述电能参数需符合国家的并网电能的质量规定。

三、光伏分布式电源并网优化分析

由于光照资源分布不均，且受天气环境因素影响很大，导致光伏分布式电源输出具有随机性，波动性，间歇性，并且调节控制难度较大。随着大规模光伏分布式电源的并网，光伏电源对于当前电网的安全有效运行产生了显著影响。为了能够让光伏分布式电源完美接入电网，让清洁的太阳能电源真正服务于人民生活与经济建设，必须要对光伏分布式电源和电网进行优化。

（一）对电网的优化

针对具有随机性、波动性的分布式光伏电源的大规模并网对电网可能的影响，需要对目前的电网结构进行优化改造。加快落实“十二五”规划所提出的结合现代电力技术、现代测控技术、计算机技术、通信技术、电力电子技术结合的“智能电网”的建设，尽快实现对分布式电源的兼容，实现即插即用。

（二）对光伏分布式电源的优化

针对光伏分布式电源的特点，在新进行的建设项目当中，要充分考虑到并网的需求。在光伏分布式电源的建设中，要充分利用科学技术的发展成果，如结合性能更加优良的储能系统，通过储能系统的充放电行为来使电源对电网的输出保持相对稳定的状态，减小由于电源的波动特性所造成的对电网安全与稳定的影响。

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