分布式光伏发电接入农村配电网的思考

郑中丽

摘要：光伏发电从本质上讲是可持续的电能生产方式之一，其发电原理为：利用光生伏特效应（半导体材料）将太阳能直接转化为电能，从而满足用电需求和供电需求，将电能输送到电网。分布式光伏发电并网一般指利用接入低压配电网的方式进行光伏发电，具有灵活环保的特点，但其潮流分布和拓扑结构会影響配网电能质量、电能调度。可见，深入研究分布式光伏发电接入方式是非常必要且重要的。

关键词：分布式光伏发电;农村;配电网

引言

我国建筑屋顶资源丰富，开发建设屋顶分布式光伏潜力巨大。同时，由于建筑屋顶分布广泛、资源分散、单体规模小、开发建设协调工作量大，一定程度上制约了屋顶分布式光伏发电大规模发展。目前，部分省份已启动了整县推进光伏发电的相关工作，未来农村地区分布式光伏发展大有空间，高渗透率的光伏电站接入将会对农村配电网产生巨大的影响。“碳达峰、碳中和”是未来我国的中长期能源目标，分布式光伏发电的发展必将推动该目标的更好实现，农村地区也必将成为分布式光伏建设的主战场。如何在整县推进过程中积极引导农村地区分布式光伏产业健康发展，同时保证农村配电网安全、可靠运行值得我们认真思考。

1分布式光伏发电系统的结构

分布式光伏发电一般采用就近选址原则减小光伏发电单元到负荷之间的距离，将光伏板安装于距离负荷较近的配电网上。光伏发电具有较强的灵活性和较好的经济性，光伏发电设备安装简单，省时省力。图1展示了光伏发电单元的主要结构。光伏发电单元是由光伏阵列、直流控制器、逆变器和储能装置等有效连接组成的整体系统。光伏电池板是将太阳能转化为电能的关键设备，是整个系统的核心设备。直流控制系统和逆变器主要起电流控制的作用，它将光伏板发出的直流电转换成交流电再上网给负荷供电。储能系统能够将一定限量的电能储存起来。

2分布式光伏下的配电网问题

电能质量问题（1）光伏发电具有随机性与波动性，受气候变化、昼夜变化等因素影响大，高渗透率的光伏发电启动与停止将对配电网电压幅值、频率等产生影响，造成配电网电压闪变。（2）分布式光伏发电的配电网接入位置和容量适宜，能有效提高配电网用户电压合格率，但是受限于现实条件和高渗透率分布式光伏配电网规划的复杂程度，其接入位置与容量往往不是特别理想，同时区域内的分布式光伏还会互相影响，这不仅会导致无法抑制配电网的电压波动，还会导致部分负荷节点电压超出规定值，造成配电网中设备损伤。配电网网络损耗损高渗透率分布式光伏下的配电网中，潮流分布发生变化，配电网网络损耗将随着分布式光伏发电接入位置、接入容量不同而发生变化。继电保护问题高渗透率光伏发电会改变配电网中的潮流分布，将改变传统辐射状配电网结构，对原有的继电保护策略造成影响。其主要影响包括：一是潮流方向发生变化，导致配电网中的方向性元件产生判断错误;二是配电网发生故障时，如果不能及时切除分布式光伏电源，那么将对故障分量产生影响，影响继电保护范围;三是故障后通过自动重合闸消除非永久性故障，如果没有切除分布式光伏电源，就会导致电弧重燃，不仅会造成故障无法切除，还会危及配电网安全，降低配电网供电可靠性。

3解决措施

3.1阻止电压越限

在长期的发展之后，光伏发电技术得到了更为广泛的利用，电力公司也因此获得了相应的经济利益。然而，在该项技术的实际应用过程中还必须对光伏发电展开更为合理的管控。应该在计算其运行功率时采用移动平均的计算方式。不过，通过和初识发电功率比较可知，在使用该计算方式展开计算时会出现显著的缩减情况。通过对光伏系统曲线与构架展开分析，能够计算出系统的总功率，同时通过计算子系统，能够得出各个时段的功率。由此可见，该计算方式适用于光伏系统的实际运行。同时，使用滑窗方法展开计算还能够得到更加准确的数据。

3.2明确分布式光伏发电“先接入，后改造”条件

根据电网实际估算典型低压台区可接入容量。为避免影响电力系统安全稳定运行，达到台区可接纳极限后，暂停该台区分布式光伏发电接入，先接入邻近台区，并立即启动改造流程，待改造评估安全后方可接入。

3.3构建储能发电体系

从发电系统整体运行的角度而言，分布式光伏发电整合了体系中的不同部分，通过储能构件的运行实现电力的输送。同时，光伏发电系统也需要相关配套设备的支持，后者是储能发电系统中的主要组成部分。对于控制和调节电压而言，起到主导作用的是变流器。变流器一方面能够将电压波动控制在规定的限度你，另一方面也能够根据不同时段的需要稳定系统电压。对于直流侧架构而言，谐波的产生会受到电压的管控，从而为交流的稳定提供保障。由此可见，在分布式光伏发电系统接入的情况下，必须配置交流装置，特别是在电源模式下更是如此，在充放电的情况下也能够有效管治负载。

3.5加快农网升级改造主动适应分布式光伏发电接入

加快农村电网升级改造步伐，主动适应分布式光伏发电接入。政府、电网公司需配套出台相应的工程项目支撑，配合“双碳”目标，既促进分布式电源接入，又保证电网的安全稳定运行。

结束语

本文分析了在接入分布式光伏发电系统之后，配电网电压的波动情况，以此提出了防止电压越限的合理方法。同时，研究了体系构架和配电网电压的变化幅度情况，以此制定了改善储能发电系统运行的方法。通过上述分析可知，影响中国目前配电网电压的主要因素是节点配网构架和不同时段的电压值，因此为了能够更加有效地对配电网电压展开控制和调节，科研人员还应该对相关影响因素展开分析，为中国光伏发电系统的应用奠定基础。

参考文献

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