光伏并网发电系统对电网的影响和对策分析

摘要：目前分布式光伏发电系统的推广工作在不断加快，解决了一些供电实质的问题，可以保证在短时问内使短缺的电能得到弥补，并且还能节能和环保。但是光伏并网也引发了一系列的问题，比如在电网中接入光伏时有可能改变潮流方向，进而在某种程度上影响配网稳态电压。为了保证配电网内部的电压得以平衡的话，就需要采取综合控制的方式。

1、光伏并网发电系统的分类

按照系统的集中程度和规模，可以将光伏并网发电系统划分为两种，即集中式光伏发电系统和分布式光伏并网发电系统：前者属于光伏发电站系统，该种系统通常应用在光照充足的区域，采用集中创建光伏并网电站系统的方式，然后将产生的电能集中汇入到电网中，由于该种光伏并网发电系统对光照资源的要求非常高，受场地条件限制，并且对太阳能的利用率相对较低。后者和用户建筑物相结合，形成分散的屋顶式光伏发电系统，即用户在屋顶放置太阳能电池，通过逆变器把白天多余的电能售给电力企业，当需要用电时再从电力企业进行回购。

光伏并网发电系统的特点主要包括以下几个方面：首先，孤岛保护符合相关性，采用抗岛设备能够准确的监测光伏并网发电系统是否存在孤岛效应，但是，随着光伏并网发电系统规模的不断扩大，其发电容量占比逐渐的增加，将会延长抗岛设备监测孤岛效应的时间，进而对电网产生不良的影响。其次，纯有功功率性，光伏并网发电系统通过逆变器将产生的电能传输至电网中，采用电压源电流控制模式，该种模式对输出电流进行控制，以此实现网点电压的并网。因为其输出功率无限接近1，使光伏并网发电系统输出的为纯有功功率。再者，随机波动性，因为受到众多因素的影响，如光照强度、天气条件以及温度等，并且当天气、光照强度和温度等条件发生变化后，其输出功率会出现随机波动的现象。

2、光伏并网的形式与输入、输出

2.1并网形式分析

从光伏发电来看，其并网形式主要分为两种：第一，输电网接入高压线路。第二，配电网接入低压线路。探究其本质能够发现，这两种并网形式都能够符合光伏发电的基本要求。需要指出的是，光伏电压规模一般都较小，对于城市建筑上方，或者是农村屋顶都可以安装。

并网系统是由不同构件组成，其中包括光伏列阵、变压器、控制系统以及逆变器等，不同类型的光伏电源，代表了不同的性能，与此同时，控制能量传输和变换的方式也设置多种。

2.2输入方式

根据输入方式的不同，光伏逆变分为电流源和电压源，其中，电流源主要作用就是能够对直流侧的无功功率进行储存，此时的直流输入较为稳定，如果是有很大的电感接入系统的话，就会对之前的响应速度减缓。而电压源的主要作用就是缓冲功率，可以被当作一种相对

比较特殊的储能元件。分析当前应用情况，电压源的光伏逆变系统属于应用最为普遍的。

2.3输出方式

输出控制方式主要分电流型和电压型，对于电压型模式而言，逆变器阻抗相对较低，标准脉冲信号经过调制后就能够输出。这个时候，电网电压直接决定并网电流以及输出电源的整体质量。而针对电流型模式来说，逆变器阻抗高，对于电网电压输出影响不大，而且输出电流也不会受电压扰动而造成较大影响，这能够很好的提高电流质量。在具体的仿真建模中，光伏并网选择电流源输出以及电压源输入的控制方式。

3、电压所受影晌研究

光伏并网对配网电压带来的影响以北方某地发电系统作为例子分析，光伏发电中配电网以微网接人方式，该方式可以对配电网受到的各方面影响进行判定。此时，操作人员需要对各个时间段的电网运行经济性、系统稳定性受到影响、电能质量等情况都记录好。经对比能够看出，受光照的影响，配电网功率上升最明显的时候是在早上，

而中午的时候呈现最高，等到下午的时候，功率开始下降，直到日落降为零。具体来说，以下是光伏并网对配电网产牛的影响。

3.1节点过电压

受分布式光伏接入的影响，其会影响原有的节点电压，进而导致过电压形成，在电网当中接人分布式光伏的时候，电网中可以注入有功功率，这样的话使得节点电压所受影响也较大，并且.会升高的很快，直到超过电压极限。例如，辐射式接线配电网设置较多的节点，而每个节点位置都能够接入光伏电压，对其来说，只需要和任何一个节点接入，馈线电压都可以受到支撑，这对使整体电压损耗减少是比较有利的，特别是在接近末端的位置，光伏电压支撑作用更加明显。

3.2电压波动频繁

考虑到接人操作的影响会使得网内电压形成波动，并目.波动相对比较频繁。通常时候，配网内部的输出功率和分布式光伏有直接关系，而且，外在环境对输出功率的影响相对比较显著，最常见的比如阴影效应、云层变化以及光照周期等，这些都会对电压波动形成影响。光伏电站测试时，工作人员就相应的绘制了功率变化的随机曲线，通过观察曲线可知，如果是配电网设置了辐射式的单电源接线，那么末端馈线波动电压就会最大化，由此可看出，光伏容量、馈线总长度和电压波动之间具呈正比。

3.3母线电压受影响

母线的接入会因为光伏接入而受到一定的影响。如果说接入配电网的光伏容量相对比较大，则母线也会显示高电压，这两者波动趋势属正比关系。在试验的时候，光伏短路容量大约是额定容量的1.5倍，此时电压的抬升势必影响光伏容量的大小。若是光伏容量接入比较大的话，母线电压总量的变化趋势呈现快速抬升，这样就能够得出，电压抬升总量和光伏功率之间存在正比的关系，两者波动幅度也比较相符。

4、解决策略

电压波动解决思路：即并网接入之际，尽量要避免发生电压波动或者是电压越限，对这样的情况要务必控制。要想改善供电质量，同时保证电压的稳定，无功调节的方式最有效果，而且也能够从根本上解决问题。有时，馈线要求接入的光伏系统其容量大，有关工作人员在明确点电压的时候一定要检测，如果条件允许，则需要干预逆变器之前的运行方式。对于母线电压，能够通过对调压设备的设置，确保适量电压偏差，以此解决光伏接人造成升压难的问题。并网会对系统电压形成干扰，然后使得电压波动较大，因此，工作人员对各阶段的电压波动状态要密切监测，避免电压超标的情况出现。若光伏容量大，而且并网点的设置又相对较远，那么电压所受干扰就比较强，鉴于此，工作人员能够调整并网的方式，这样一来，即使是把容量大的光伏电源接入，也不会对配电网的运行造成很大影响。

5、结束语

综上所述，受外界光照变化的影响，光伏功率也会改变相应的特征，然后导致分布式光伏并网对配电网电压带来一定的影响。所以，对此情况应该探究其本质，最直接的方式就是通过仿真验证了解配电网电压波动规律，然后提出解决措施，只有改进并网结构，才能使得配电网接入后确保安全运行。

(朱亚平 南京中核能源工程有限公司  江苏南京 210008)

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