分布式光伏发电对配电网电压的影响及电压越限的解决方法探讨

陈涛 高红 董秦川

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1 分布式光伏发电对配电网电压的影响

1.1 接入单个分布式光伏发电

1.1.1 接入光伏发电前。假设有、无功功率流向负载方向为正，反向为负，且将线路损耗忽略，则第m个用户与前一个用户在接入光伏发电前的压降△Um=Um-Um-1。由于被用户消耗的有、无功功率Pn和Qn都比0大，则低压线路上的压降都比0大，说明间隔初始点越远，低压线路上电压的值越低[1]。

1.1.2 接入光伏发电后。如果用户在光伏接入点前，则p＞m＞0。因为居民用电的功率因数高且低压线路电抗低，说明无功功率基本不起作用，则简化Um的函数式发现，接入光伏发电可提升低压线路的电压，且光伏发电的出力、接入位置、用户负荷和线路参数影响着电压的涨幅。

1.1.3 算例。以低压线路负荷分布情况为例，并结合参数计算接入单个光伏发电后低压线路的电压在不同负荷、线路参数、接入位置和光伏发电出力时的变化。

计算得出以下结论：第一，如果增加光伏发电的出力，则低压线路电压的增幅比接入光伏发电前更大，并存在逐渐下降、先降后升再降、先升后降三种变化趋势，且0.065MW为用户4的最大接入光伏发电容量；第二，如果接入相同容量的光伏发电的位置不同，则其会对电压产生不同的影响，且当接入位置与低压线路的尾端越接近时，电压的涨幅越大；第三，当接入一定容量的光伏发电后，低压线路参数会对电压的涨幅产生影响，且线路的长度与导线的截面呈负相关，与电压的涨幅呈正相关；第四，当接入一定容量的光伏发电后，低压线路的负荷会对电压的涨幅产生影响，且两者呈负相关。

1.2 接入多个光伏发电

如果低压线路上多个用户安装了屋顶分布式光伏发电，则未安装用户的光伏发电容量计为0。以低压线路负荷分布为例，并参考单个光伏发电接入算例的基本条件。假设所有用户都安装了屋顶光伏发电，且采用了相同的接入光伏容量，则计算结果显示：与平均分散接入相比，在线路尾端集中接入时电压的涨幅更高，且比在线路初始端集中接入时电压的涨幅更高[2]。

2 配电网电压越限的解决方法

2.1 接入单个光伏发电

方案一：在接入点安装补偿电抗器，可使低压线路上全部用户的电压都在电压偏差范围内。

方案二：在分布式光伏发电并网中，通过安装电压源并网的逆变器，可按照并网点的电压对无功出力进行调节，以实现对并网点电压的控制，从而有效解决配电网存在的电压越限现象。

方案三：储能装置可对光伏发电的剩余电能进行吸收，并在阴雨天或晚上发出电能，从而解决了配电网因接入单个分布式光伏发电而出现的电压越限现象。

在安装储能装置前，用户4在接入光伏发电后9-17h的电压＞1.06pu。在安装了储能装置后，同一时间段内光伏发电的出力稳定在0.05MW处，且蓄电池吸收了剩余的出力，用于光伏不发电时使用。可见，该低压线路上每一点在一天内的电压都满足规定。

2.2 接入多个光伏发电

在接入多个分布式光伏发电后，如果配电网出现电压越限现象，则可采取以下解决方案：

方案一：在电压线路的尾端安装补偿电抗器，可使整条线路上的电压满足国标规定。

方案二：将中央控制器安装在低压线路上，用于采集全部用户的电压，然后按照电压控制目标求解得到每一户逆变器吸收的目标无功功率，最后再反馈给每一户的逆变器实施。假设每一点电压控制目标为1.0pu，则需要吸收较大的无功容量，可按斜率增加控制线路的电压，但要按标准规定的最高电压控制最后一点的电压及保证每一户逆变器无功功率吸收量的平均值相等。

方案三：安装储能装置。

在安装储能装置前，用户8处出现最高电压，且其在接入光伏发电后9-17h的电压＞1.06pu，故要求该时间段内每一个光伏发电的出力控制在5kW，电能共储存34kW·h及其主要用于晚高峰无光伏出力时段使用。整条线路上每一点的电压在一天内都满足规定[3]。

3 结束语

本文探究了分布式光伏发电对配电网电压的影响，并针对配电网电压越限的现象提出了几种解决方案，目的是为了促进我国分布式光伏发电事业的快速发展，以解决当前我国面临的环境污染和能源危机问题。