光伏电源对农村配电网电能质量的影响

张丹

摘要：作为发展前景广阔的清洁能源，光伏发电技术近年来日趋成熟，如何应对光伏电源接入对电能质量造成的影响也成为行业热点课题，由此可见本文研究具备的较高现实意义。目前，我国太阳能发电已经成为电力事业发展的一个主要方向，通过将太阳能转化为电能，能够满足当前快速增涨的用电需求，作为一种可再生能源，光伏电源的接入对农村配电网电能质量产生一定影响，为了提高能源利用效率，文章对电能质量影响及解决对策进行探讨。

关键词：光伏电源;配电网;电能质量;光伏发电

引言

我国地大物博，虽然资源丰富，但是人口很多，使得能源缺少。加强能源保护和新能源的开发显得更加的重要。近年来，电能越来越成为主要的能源供给，电能来源很多。光伏发电技术非常方便，缓解了能源不足和环境污染的问题。在并网的过程中，由于光伏发电自身的特征，如今的电力系统存在着很多的问题需要进行解决。因此，应该仔细研究光伏发电对于电力系统的影响，从而帮助光伏发电技术的不断发展。

1光伏电源对农村配电网电能质量的影响分析

1.1  基本影响

光伏电源对电能质量带的影响主要体现在电压偏差、电压波动、谐波方面。电压偏差影响源于光伏电源接入后线路上传输功率的减小，光伏电源输出功率也会同时减小，并导致负荷节点的电压升高。在光伏接入容量较低的情况下，该节点的电压会由光伏系统支撑，而当光伏接入馈线末端或光伏接入容量较大时，某些节点可能受此影响出现电压超过允许值的问题;电压波动影响源于光伏电源启停、环境温度和光照强度变化，虽然短路容量增加能够实现配电网内部的电压波动被抑制和削弱，但在光伏电源启停、环境温度和光照强度变化影响下，电压波动很容易因此出现;谐波影响源于光伏电源接入所使用的逆变器，大量的电力电子开关器件很容易因连续的关断、导通产生谐波分量，谐波污染的产生自然会直接影响电能质量。

1.2  具体影响

对于农村配电网来说，光伏电源的影响主要体现在电压方面，由于放射状属于农村配电网的主要结构形式，这就使得并入点处电压质量会直接受到接入的光伏电源影响。通过简化光伏电源并网系统，可得到如图1 所示的光伏电源并网点处的戴维南等效电路。

结合图1 所示的戴维南等效电路，可以得到式（1）所示负载电压表达式，式（2）所示的线路电流表达式需结合基尔霍夫电流定律。

将式（2）带入式（1）可以得到式（3），结合式（3）可以发现，并入点的电压会受到并入光伏电源的直接影响，这种影响表现为电压升高，且电压升高的幅度会随并入功率的增长而提升，线路阻抗越大（线路越长）也会导致电压抬高越多。如光伏电源提供的无功功率和有功功率能够刚好满足负载需求，农村配电线路即可在无负载电流的情况下运行。

值得注意的是，光伏电源对农村配电网电压的影响在并网点位置、并网容量方面也有着直观体现。分析并网点位置影响可以发现，在较重的负载影响下，接入农村配电网末端的光伏电源会带来较大的电压改善作用，分析并网容量方面影响可以发现，在较轻的负载情况下，接入农村配电网末端的光伏电源可能导致电压越限。

1.3影响总结

总的来说，光伏电源对农村配电网电能质量的影响主要体现在电压越限、孤岛安全问题、电压波动、谐波污染、闪变等方面。但值得注意的是，光伏电源接入在削减夏季电网负荷高峰、台区过载和低电压问题解决方面具备的优秀表现也需要得到重视。

2农村配电网优化电能质量的路径选择

2.1  日常管理路径

為较好应对光伏电源带来的电能质量影响，农村配电网电能质量优化应：①做好日常管理工作，这一工作应围绕调控运行展开。在具体管理中，各地供电局需首先把好设备安全关，因此严格验收相关设备，保证设备质量合格、手续齐全。在并网环节，电能质量的实际检测必须得到重视，无功补偿装置也需要严格按照规定设定，为满足无功就地平衡原则，需保证功率因数补偿后可达到0.9%左右;②需做好调控人员停送电操作规范，以此基于光伏电源点的运行方式、发电容量、并网点、联系方式，保证停送电操作严格贯彻规范要求，避免电气误操作问题出现，恢复送电时的用户按次序并网也需要得到重视;③需严格开展日常调度管理，并在得到电网调度同意后进行光伏电源的解列、并网。在电网检修或出现事故时，电网调度下达的命令必须严格执行;④需做好设备检修及方式管理工作，相关部门需严格执行" 两票三制"，保证检修工作和停送电操作的安全，作业地点的情况核对、安全措施的合理选用、按带电设备处理的分布式光伏电源供电设备处理也需要得到重视;⑤线路保护装置的合理配置也需要得到重视，一般配置光差保护和过电流保护（阶段式方向），光伏电源切除时间与重合闸动作的相配合也不容忽视;⑥需关注反" 孤岛" 运行安全防护的加强，避免检修过程存在" 孤岛" 运行电源点，配合针对性的安全措施制定与装置安装，即可更好服务于农村配电网电能质量优化。

2.2  具体优化措施

为更好实现农村配电网电能质量优化，还可围绕光伏阵列在局部阴影下的最大功率点跟踪优化、基于混合有源滤波器的谐波抑制优化、基于并网逆变器和复合控制策略的控制优化进行探索，这类优化方式同样能够较好提升农村配电网电能质量，降低光伏发电并网带来的影响，如图2 所示为逆变器复合控制基本原理图，这一控制以基于光伏发电系统的无功功率和有功功率控制方法PQ控制法为基础，配合频率和电压的主动控制，即V/f控制，即可通过对电网电压频率和幅值的实时监测，比较额定参考值，逆变电源的输出频率和电压可由此基于反向微调的方式进行调节，保证其能够与电网电压频率、幅值同步。逆变器复合控制采用双闭环控制方法，PQ控制法在频率稳定和电压稳定保障中存在的不足也得以较好解决，为更好开展复合控制，输出功率范围的合理设定、基于电压闪变危害的保护装置设置同样需要得到重视。

结语

综上所述，农村配电网中光伏电源对电能质量带来的影响较为深远。在此基础上，本文涉及的日常管理路径、具体优化措施等内容，则提供了可行性较高的电能质量优化路径。为更好保证电能质量，电能质量受影响规律的总结也需要得到重视。

参考文献：

[1]光伏发电接入配电网设计规范：GB/T50865—2013[S].2014.

[2]   王斯成.中国光伏发展报告[M].北京：中国环境科学出版社，2007.

[3]   蔡勖.考虑电能质量问题的分布式光伏发电接入规划方法[J].科学技术创新，2019（31）：182-183.