分布式光伏电源对配电网电压的影响与改善

高忠旭　李仕杰　范骏杰

摘 要：主要对分布式光伏电源对配电网电压的影响与改善进行了分析。首先对分布式光伏并网系统的组成及控制原理进行了详细分析，其次针对分布式光伏电源并网模型的建立进行了一定的阐述和研究，最后举例分析了光照引起的光照出力变化对配电网运行电压的影响，并提出了抑制电压波动和防止电压越限的措施。

关键词：分布式；光伏电源；配电网电压；光伏并网系统

中图分类号：TM615；TM714.2 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.09.057

1 分布式光伏并网系统的组成及控制原理

要分析光伏发电，首先要了解整个光伏发电的原理。通过研究和分析可发现，整个光伏发电主要有以下2种形式：①借助于高压线路的输电网来达到发电的目的。这是整个配电网的重要组成方式。②通过在低压线路中接入线路的组合形式来达到发电的目的。这2种光伏电源的发电形式在整个电网结构中发挥着重要作用，是整个电网输送环节中应用较为广泛的形式。其中，分布式光伏电源简称“PV”。光伏电源系统主要分为光伏阵列、逆变器以及变压器和控制系统等组织形式，在整个电网工程中发挥着重要作用。

2 分布式光伏并网系统

对于分布式光伏电源，要从整个分布式光伏电源的多种角度来分析。通过分析能够看出，由于整体性能要求的不同，分布式光伏电源具有一定的差异，所以在能量的传输和变换的控制方式方面存在一定的差异。分布式光伏电源逆变系统主要有电流源型和电压源型2种表现形式。这2种形式对输电整体功能产生不同影响。

分布式光伏电源有多种不同的输出方式。对于不同的输出方式，要对整个分布式光伏电源进行细致分析，尤其是一定的逆变器对电流、电压的影响会有所不同。对于输出功率来说，电流和电源完全以电网的电压为依据，在电网输出上，逆变器的管理对电网电压、电流的影响比较大。所以鉴于这种情况，应用分布式光伏电源能够提高整个电流的输出效率，并且在电网建设上，其应用范围比较广。

3 分布式光伏电源并网模型的建立

在对分布式光伏电源进行研究时，首先要考虑整个光伏电源的出力情况。光伏电源的出力情况不仅对馈线有着极大的影响，对电网的电压分布产生重要影响，还对整个电网的建立和电源线的建设造成一定的影响。对分布式光伏电源进行分析，首先要选择一条电压为10 kV左右的馈线，整个馈线上有6个负荷接入点。在电网运行中，馈线的接入和与其他负荷点之间的距离要能够在结构图上有所体现，电网传输干线的抗阻为0.2～0.4 Ω/km。这种电网的阻值处于正常范围内。对电网的建设来说，配电网主要采用的是一种较为简单的PI控制系统。在电网建设时，要能够根据不同的电压建立分布式光伏电源，同时要能够接入到整个配电网中。电网模型要能够根据具体的电网建设原理来建立，以此达到一种与使用状态接近的状态。

4 光伏出力变化情况对电压影响的仿真分析

外界因素会对分布式光伏电源产生巨大的影响，外界因素的变化会导致光伏电源的输出率发生一定的变化。原因之一便是負荷大小发生变化，导致整个电网的输出功率也发生一定的变化。举个例子来说，当负载的阻抗和内阻抗达到一种匹配的状态时，光伏电源的出力程度就相对较高。在进行光伏电源的研究中，首先要考虑点样的辐照度和温度的变化量2个因素。针对不同的温度变化量所进行的光伏研究，要在一定程度上将整个电源输出、温度与点样的辐照度联系起来。通过研究和分析发现，光伏电源的变化量与太阳的点样辐射是一种正比关系，点样辐照度越高，光伏电源的出力程度也就越高。

对光伏阵列进行分析能够发现，分布式光伏电源的直流侧最大输出功率会随着辐照度的波动而出现一定的波动。整个光伏阵列最大输出功率的出现时间为下午13：00左右。这主要是由太阳运动引起的。此时，所对应的辐照度为1 195.1 W/m2，功率输出达到143.5 kW，光伏阵列的辐照度出现较大波动。在光伏电站单位时间内，以1 min来计算，直流侧输出功率的最大跌幅达到32.7 kW，大约占据最大输出功率的23%.分布式光伏电源的输出功率直接影响整个线路的运行，从而对电力线路的电压分布产生极大影响。

5 抑制电压波动和防止电压越限的措施

在研究分布式光伏电源的过程中发现，整个系统既可以发出有功功率，又可以发出无功功率。而SVC可以对无功功率进行调节，所以可以利用SVC的调节作用对分布式光伏电源的电压进行调节，也可以对分布式光伏电源的其他5个负荷点的电压进行调节，从而有效将分布式光伏电源的电压波动控制在合理范围之内，保证电源电压的合理和有效。

分布式光伏电源在退出运行的过程中，为了防止PV系统因失去支撑而造成电压的浮动较大，需要在接点处设置SVC支撑线路电压。举一个例子，当负荷为5 kW的分布式光伏电源退出运行时，要能够在合适的位置设置接入SVC进行电压调节，避免因光伏电源退出造成电压下降，从而给电网运行带来恶劣的影响。所以要对分布式光伏电源进行研究和分析，就要采用整体协同功能对分布式光伏电源进行管理，保证电网的电源处于合理范围内，从而有效解决因电源的辐照度变化和电源降低导致的电路运行波动及电压异常等问题。

6 结束语

综上所述，在电网建设过程中，首先要明确分布式光伏电源对配电网电压的影响，深入了解分布式光伏并网系统的组成及控制原理，然后在建立分布式光伏电源并网模型的基础上，对光照引起的光伏出力变化情况对电压影响的情况进行细致分析，进一步分析是否需要采取SVC等无功补偿措施加以应对，以此提高分布式光伏电源接入的配电网电压管理工作的质量。

参考文献

[1]许正梅，梁志瑞，苏海峰，等.分布式光伏电源对配电网电压的影响与改善[J].电力科学与工程，2011（10）.

[2]李思佳.分布式光伏电源对配电网电压的影响与改善[J].黑龙江科技信息，2015（10）.

〔编辑：刘晓芳〕