分布式光伏发电的入网电压影响分析

分布式光伏发电的入网电压影响分析

杨皓东

国网攀枝花供电公司  四川省 攀枝花市 617000

摘要：现阶段，中国电力行业处于高速发展阶段，促进了中国经济发展，电力系统中的科技含量也越来越高，尤其是光伏发电技术，充分引入了太阳能，减少了电力运行中的污染。作为一种新型的发电技术，光伏发电虽然具备了环保特性，但是比较容易受到周边环境影响。本文探究分布式光伏发电的入网电压影响。

关键字：分布式光伏发电；入网电压；影响

1分布式光伏发电的相关概述

1.1分布式光伏发电的概念

太阳能是太阳中氢的聚变释放的能量辐射到地球表面的一种重要能源，其广泛地分布在全世界各个角落，是取之不尽，用之不竭的可再生能源，而且太阳能是一种清洁型能源，其对生态环境的污染比较小，人类需要重视对太阳能资源的开发和利用。光伏发电主要是指利用光伏器件的光伏效应，借助器件吸收太阳光辐射，进而产生电动势进行发电，分布式光伏发电主要是分布式电源的一种发电方式，一般是指发电功率在数KW至数百MW的比较小型光伏发电系统，其可以分散的分布在电力用户的附近区域，分布式光伏有利于向电力用户提供电能，还有利于减少电力系统的在升压以及传输过程中的能源损耗，进而达到发电过程中零排放的重要目标，分布式光伏发电是较为新型的发电及能源综合利用方式，其有非常广阔的市场发展前景。

1.2分布式光伏发电的特点

分布式光伏发电具备经济性特征。分布式光伏发电的装机规模比较小，其一次性投资较之大型发电站，建设周期比较短，而且其投资风险很低，所以系统加入程序比较简单，成本比较低，而且在我国政府有关政策的大力支持和补贴下，应用分布式光伏发电有着非常高的投资回报率和环保特征。分布式光伏发电主要是取用太阳能资源，其在发电过程中污染物排放非常少，而且不会损耗其它形式的能源，属于环境友好型的发电系统，有利于生态环境的保护和建设多样性发展。分布式光伏发电一般利用建筑一体化及建筑物附加的建设形式进行建设，其可以根据建筑物的实际情况充分利用建筑物屋顶、空地等灵活多样的建设安装形式，有利于节省土地资源，并且有利于提升应用的多样性及适应性，有利于分布式光伏发电技术的应用推广。

2. 分布式光伏并网对配电网电压分布的影响

2.1分布式光伏并网位置对电压的影响

为了分析分布式光伏并网位置对电压的影响作用，可通过确保分布式光伏并网的出力稳定，改变他们的位置的方式，来进行探讨。在分析时，对于分布式光伏并网容量的选择，需确保其满足要求，然后通过不断改变系统中分布式光伏并网的接入位置，来分析系统电压的变化。为了确保结果更加清晰有效，可选择一个分布式光伏并网接入到电网中，并且接入到系统的首部、中部等具有代表性的位置。通过仿真结果可以看出，对于总出力相似的分布式光伏并网系统，其分布的位置不同，所得到的电压数值也不相同。分布式光伏并网距离系统母线越接近，对系统电压的影响就越小；当把分布式光伏并网接入到末节点时，就会造成局部电压的数值较高，即可能大于额定电压，从而影响用户的正常使用；当分布式光伏并网不再进行运行时，也会导致电压在线路末端的变化范围较大，从而引发电能质量问题；当把分布式光伏并网接入到馈线的中间位置时，在线路中部就会具有较大的电压。因此，综上，为了确保电网的稳定和安全，可将分布式光伏并网接入到线路中间偏末端位置，不可在末节点进行接入。

2.2分布式光伏并网功率因数对电压的影响

在探讨分布式光伏并网功率对电压的影响情况时，需控制分布式光伏并网的位置和容量保持不变，通过改变功率因数，来分析功率因数的不同，对系统电压所带来的影响。由仿真结果可以得出，分布式光伏并网的功率因数不同，在接入系统中时，对系统电压的影响也不相同。相比于超前的功率因数，滞后功率因数可以极大的改善系统的电压。接入系统的分布式光伏并网功率为超前功率时，对电压的影响作用不大，因此，对系统电压的改善作用不明显，当功率因数达到一定数值时，还会出现电压下降的现象；当接入系统的分布式光伏并网功率为滞后功率时，分布式光伏并网就会在配电系统中，释放出无功功率，从而极大的满足负荷对无功功率的需求，促使输电线路的无功电流降低，最终导致有功损耗减小，促使电压升高。当分布式光伏并网的功率因数发生改变的过程中，由于分布式光伏并网对于无功功率的吸收逐渐降低，馈线潮流不断减小，从而造成分布式光伏并网上游位置的电压降不断降低，馈线电压曲线出现上移的情况。当功率因数逐渐发生改变时，分布式光伏并网对于无功功率也从吸收转变为输出，线路上的潮流出现增加趋势，电源上游的馈线，发生电压上升的情况，线路的电压曲线也在逐渐发生改变。在这个过程中的某一功率因数值，促使线路的潮流和电压降变为最小值。这个功率因数的数值和负荷的功率因数有关，并且和分布式光伏并网及负荷二者之间功率的比值有关联。分布式光伏并网对于无功功率的吸收到输出的过程，也即是功率因数变化的过程。当分布式光伏并网对于无功功率的发出数值，大于负荷对无功功率的吸收时，馈线上的最大电压数值就会在分布式光伏并网的节点位置出现，电源对于无功功率的输出越大，节点的电压的上升趋势就会越明显，因此，在实际运行的过程中，为了防止电压越限，需采用一定的调压装置。

3.分布式光伏发电对入网电压影响的对策

3.1 分布式接入电网时的科学引导及规划

统筹考虑与分布式电源并网系统发电的（总）容量大小、接入位置对电压分布的具体影响。尽量避免加速恶化区域电压的现象发生。做好充分的前期准备工作和用户引导工作，最终实现横向电源互补，纵向源网荷协调，提高系统总体经济效益，同时保证供需实时平衡，维护系统安全稳定运行。规划时应充分考虑该地区的分布式消纳能力。

2.2 用户侧无功自身平衡和与系统联动

正常情况下，分布式电源并网系统应多发有功、少发无功，保持高功率因数运行。特殊方式下，在系统需要的情况下给系统支持。如节假日系统负荷较低，用户应退出所有无功补偿设备，逆变器应进相运行，吸收系统无功，避免系统电压升高。最终系统和用户建立双向、互动、协调整合曰配电网应负责研发建立将系统需求和用户响应联起来的平台。

3.3 配网运行方式的优化

在成熟的配电网架结构中，如有配网自动化的双环电缆网，可以通过遥控操作干线、馈线的开关来灵活切换负荷和光伏电站来保证沿线电压的合格。

3.4储能设备的支持（系统侧和用户侧）

当两条线路均为但辐射线路或均不能同相邻线路进行方式调整时，或者一个城市/区域的光伏并网发电达到一定规模时，如果地理气象出现大幅变化，出现因有功和无功缺失引起的电压问题时，就需要储能系统对电压进行电压控制和功率补偿。电网将不需要光伏并网发电系统提供无功补偿容量和旋转备用机组。储能系统将控制和调整系统的电压和频率。按照电网结构投资群体划分，装设储能系统有两种情况。

3.4.1 系统侧装设储能

系统侧装设储能可以提升线路的电压水平和有功限额。如果一条线路上光伏装机容量较大，同时该线路较长或负载较大，如果因光伏的野三个特性冶导致出力锐减，而引起的局部低电压问题或者线路就会超满载，此时可以考虑装系统侧设储能系统。储能系统可根据负载位置、电压分布等情况可选择在线路的中端和尾端放置渊首端的电压提升作用不明显冤，也可以根据负荷的变化情况安装移动储能。

3.4.2 用户侧装设储能

用户侧装设储能主要由以下需求决定。稳定功率输出和电压，解决光伏出力的间歇性和波动性问题曰补偿分布式电源与负荷不协调运行时电压波动，或补偿雷电引起的电压瞬降，增强用户用电的可靠性和稳定性，尤其适合对电能质量要求高的用户解决未并网用户晚上供电问题，为偏远山区无法铺设电网的农村和其他独立的户外工作站带来持久的电力，经济方便。

3.5 配电网接线方式的重构

配网的负荷情况极其多样，在以上措施都实施后，或者因为历史遗留或者价格等其他因素，导致以上五点不能完成对电压的完全控制，这个时候，只剩下一个方式才能达到对电网电压的完美控制，那就是对配电网接线方式进行重构。重构后的配电网从线条型更改为格子型，更加强调用户点（负荷和分布式）的概念，整个网络中任何一处的负荷和分布式电源都可以灵活切换，时刻保证电压合格。

4.结语

在现阶段市场发展背景下，太阳能发电的主要的表现形式就是分布式光伏发电和建筑项目的有效融合。现阶段分布式发电方面的管理体系还没有完善，尤其是电网接入与并网运行，但目前我国还没有形成适应分布式发电发展的价格机制和电力体制。特别是在并网运行管理和电网接入方面，没有建立与分布式发电相适应的并网运行和电网接入机制，不能充分发挥分布式光伏发电效率高、规模小、效益好的优势。

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