光伏接入配电网调压问题研究

锡林郭勒电业局调度处 陈艳芳

光伏接入配电网调压问题研究

锡林郭勒电业局调度处 陈艳芳

小型光伏电站接入配电网后对配电网的潮流、电压等造成一定影响，为满足用户对电能质量的要求，现有配电网需根据光伏接入情况相应调整保护配置和电压调节方案。本文研究配电网中光伏电站接入情况，正确评估了光伏电站接入对配电系统带来的影响。

光伏；配电网；调压

1 背景

目前，居民光伏项目并网发电成功的案例越来越多，国家也在大力支持清洁能源发电并网，一些小型光伏电站正在源源不断地接入配电系统中。小型光伏电站接入配电网后为用户带来了一定的便利，但由于光伏发电受天气等因素影响较大，发电出力较不稳定，这对配电网的潮流、电压等造成一定影响[1]。这就要求配电网进行相应调整，来满足用户对电能质量的要求，现有配电网需根据光伏接入情况相应调整保护配置和电压调节方案，从而使配电网安全、稳定、优质地供电。

配电网一般采用放射式、树干式及手拉手环网接线方式，其选择主要取决于用户分布及用户对供电可靠性的要求。长期以来，我国的配电网接线形式大多数采用以架空线路为主的放射式供电方式，光伏电源接入后，配电网将从一个辐射状的网络变为一个遍布电源和用户互联的网络[2]。传统配电网中线路潮流总是从变电站流向用户，有功逐渐减少，电压逐渐降低。当光伏接入配网后，其线路潮流就随着光伏接入的位置、容量的变化发生改变。

2 案例分析

现就一1 0 k V配电线路进行分析。线路型号：L G J-150/25，长度L=18km，总负荷数为10，单位长度内线路阻抗为Z=0.21+j0.32，线路总负荷为：PL=5MW，QL=1.6Mvar。光伏出力P=1MW，功率因数cosφ=0.9（滞后）。负荷分布及电压情况见表1。

表1 节点负荷数据

2.1 光伏接入点对电压的影响

假设光伏满出力，改变光伏接入配电网的位置进行计算，电压分布情况见图1。

图中方案1为光伏电站不并网运行，方案2为光伏电站在2点处并网，方案3为光伏电站在4点处并网，方案4为光伏电站在6点处并网，方案5为光伏电站在9点处并网。从图1可以看出，光伏出力稳定时，改变光伏接入配电网位置，配电线路各负荷点处电压随之改变，方案5中各点电压明显高于方案2中各点电压，说明光伏接入点越靠近电源点侧，其对电压影响越小，越接近线路末端，其对电压影响越大，甚至造成电压越限情况的发生。

2.2 调压方案

以上计算结果显示，光伏电源并入配电网会导致现有配电系统整体电压升高，现有配电网在满足电压合格率要求的情况下，并入光伏电站后可能导致电压越限，电压合格率下降，不能满足用户对电能质量的要求。

目前，我国规定的10kV配电网电压允许偏移为额定电压的0～7%。为使配电线路各点电压在光伏电站投入和退出运行的情况下均能满足电能质量的要求，必须提出新的电压控制方案，合理配置无功补偿容量，改变配电线路的无功潮流分布，将配电网中各点电压控制在合格范围之内，从而提高用户处的电压质量。

根据2.1分析结果可以看出，当光伏电站0出力运行时，各点电压均在允许范围内，当光伏电站从节点9处并入配电网时，会导致线路接近末端处的负荷电压高于10.7kV，超出电压允许偏差范围。若长期过电压运行，会缩短用户电气设备使用寿命，甚至造成损坏，所以配电网必须控制电压，使其在合格范围内运行。当光伏电站满出力投入运行时，采用以各点电压偏差在允许范围内为目标，避免电压最高点越上限的方法确定补偿容量和位置，现制定4个调压方案，方案1：不进行补偿；方案2：在4点处补偿0.08（Mvar）感性无功；方案3：在6点处补偿0.05（Mvar）感性无功；方案4：在9点处补偿0.03（Mvar）感性无功。

图1 电压分布情况

根据所制定的调压方案进行计算，配电线路各负荷点电压均控制在允许范围之内（小于10.7kV），具体调压效果如图2。

计算结果显示，在不同负荷点处进行无功补偿均可达到控制电压的目的，且效果明显，但补偿容量有所差异，在光伏电站并网点处同时增设无功补偿装置（电抗器或SVG），进行就地补偿的方案是最经济合理的。

图2 调压效果

3 结论

光伏产业的不断发展与壮大，居民光伏电站并网发电需求的不断增加，使现有配电网不得不与时俱进，调整结构与策略，来保障用户供电的优质性。本文通过对含光伏发电的配电系统进行分析研究，事先确定在什么情况下需要进行调压，且提前制定调压方案，确定无功补偿位置和容量，通过计算验证调压方案的正确性和有效性，为调压分析提供了理论依据。

[1]吴财富，张健轩，陈裕恺，等.太阳能光伏并网发电及照明系统[M].北京：科技出版社，2009：14-15.

[2]梁才浩，段献忠.分布式发电及其对电力系统的影响[J].电力系统自动化，2001 (12)：53-56.