程傳飛

（國(guó)網(wǎng)山東省電力公司東阿縣供電公司，山東 聊城 252200）

0 引 言

實(shí)施光伏發(fā)電并網(wǎng)不僅能加大配網(wǎng)電壓，也會(huì)對(duì)配網(wǎng)電壓穩(wěn)定性造成影響，出現(xiàn)電壓波動(dòng)現(xiàn)象。

1 光伏發(fā)電并網(wǎng)對(duì)配網(wǎng)電壓穩(wěn)定性的影響

明確光伏發(fā)電系統(tǒng)對(duì)配網(wǎng)電壓穩(wěn)定性的影響，需要使用軟件和數(shù)學(xué)工具建立模型。在實(shí)際仿真模擬過(guò)程中，可使用MATLAB軟件建立模型，并實(shí)施相應(yīng)編程，最終確定各種影響因素[1]。

1.1 光伏發(fā)電系統(tǒng)電源對(duì)配網(wǎng)靜態(tài)電壓穩(wěn)定性的影響

在研究過(guò)程中，為準(zhǔn)確確定影響范圍和程度，需逐漸提高配電網(wǎng)的負(fù)荷，在研究過(guò)程中，本文應(yīng)用負(fù)荷增長(zhǎng)因子（LSF）對(duì)負(fù)荷的變化情況進(jìn)行描述，LSF的意義為配網(wǎng)系統(tǒng)的負(fù)荷增長(zhǎng)倍數(shù)。仿真結(jié)果如表1所示。

1.2 光伏發(fā)電系統(tǒng)接入位置對(duì)配網(wǎng)靜態(tài)電壓穩(wěn)定性的影響

光伏發(fā)電系統(tǒng)接入電網(wǎng)的位置會(huì)影響配網(wǎng)潮流分配。通過(guò)區(qū)分光伏發(fā)電系統(tǒng)接入配網(wǎng)的位置，研究不同接入點(diǎn)對(duì)配網(wǎng)穩(wěn)定性的影響。模擬結(jié)果如表2所示。

表2 不同接入位置對(duì)配網(wǎng)靜態(tài)電壓穩(wěn)定性的影響

表1 不同負(fù)荷下兩種系統(tǒng)的穩(wěn)定性指標(biāo)

分析表1可知，當(dāng)系統(tǒng)負(fù)荷變大時(shí)，靜態(tài)電壓穩(wěn)定性指標(biāo)都會(huì)變大，表示電壓穩(wěn)定性降低。在接入光伏電源后，電壓穩(wěn)定性指標(biāo)較之前有所減小，即系統(tǒng)變得更加穩(wěn)定。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，與9號(hào)節(jié)點(diǎn)的電氣距離越小，系統(tǒng)的靜態(tài)電壓穩(wěn)定指標(biāo)便越小，即系統(tǒng)穩(wěn)定性越強(qiáng)。這表明光伏發(fā)電系統(tǒng)接入點(diǎn)與薄弱環(huán)節(jié)的距離越近，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)提供的支撐就越大，從而減小系統(tǒng)功率損耗，對(duì)配網(wǎng)系統(tǒng)產(chǎn)生有利影響。

1.3 光伏發(fā)電系統(tǒng)容量對(duì)配網(wǎng)靜態(tài)電壓穩(wěn)定性的影響

在研究光伏發(fā)電系統(tǒng)容量對(duì)配網(wǎng)靜態(tài)電壓穩(wěn)定性的影響時(shí)，擬定負(fù)荷水平為1.5，且將光伏發(fā)電系統(tǒng)并入9號(hào)節(jié)點(diǎn)，進(jìn)而在系統(tǒng)容量存在差異的條件下，計(jì)算并分析靜態(tài)電壓穩(wěn)定值，明確光伏發(fā)電系統(tǒng)容量對(duì)靜態(tài)電壓穩(wěn)定性的影響。通過(guò)在配電網(wǎng)接入光伏發(fā)電系統(tǒng)，能為當(dāng)前系統(tǒng)的負(fù)荷點(diǎn)提供有功功率，減小系統(tǒng)傳輸過(guò)程中所需的功率。因此，配電網(wǎng)靜態(tài)電壓的穩(wěn)定程度會(huì)隨著光伏發(fā)電系統(tǒng)容量的不同發(fā)生變化，二者之間呈正比關(guān)系。需要注意的是，在光伏發(fā)電系統(tǒng)容量達(dá)到最佳程度后，會(huì)加強(qiáng)對(duì)系統(tǒng)潮流分布的影響，有可能出現(xiàn)首端低于末端的現(xiàn)象。而在光伏發(fā)電系統(tǒng)的容量超出規(guī)定時(shí)，會(huì)出現(xiàn)電壓越限，對(duì)配網(wǎng)靜態(tài)電壓的穩(wěn)定性造成不良影響，應(yīng)及時(shí)采取調(diào)節(jié)變壓器或降低系統(tǒng)容量的方式予以解決。

1.4 光伏發(fā)電系統(tǒng)容量對(duì)配網(wǎng)暫態(tài)電壓穩(wěn)定性的影響

為了探究并網(wǎng)容量對(duì)電壓穩(wěn)定性的影響，本文通過(guò)建模仿真的方式對(duì)兩者間的關(guān)系進(jìn)行研究，最終得到的仿真數(shù)據(jù)如表3所示。

表3 光伏發(fā)電系統(tǒng)對(duì)配網(wǎng)對(duì)暫態(tài)電壓穩(wěn)定性的影響

分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可發(fā)現(xiàn)，對(duì)于不同的并網(wǎng)容量，電壓隨時(shí)間的變化情況相同，說(shuō)明對(duì)光伏發(fā)電系統(tǒng)而言，雖然并網(wǎng)情況發(fā)生變化，但對(duì)電壓的影響方式和影響幅度仍較為相似。進(jìn)一步研究可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)并網(wǎng)容量改變時(shí)，系統(tǒng)的初始電壓也會(huì)發(fā)生相應(yīng)變化，具體表現(xiàn)為當(dāng)并網(wǎng)容量提升時(shí)，接入點(diǎn)的電壓也會(huì)相應(yīng)提升，而在系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，配網(wǎng)系統(tǒng)的電壓跌落情況與并網(wǎng)容量的變化情況相反，證明提升光伏發(fā)電系統(tǒng)的并網(wǎng)容量可提升配網(wǎng)系統(tǒng)電壓的穩(wěn)定性。此外，光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)容量對(duì)電壓穩(wěn)定性的影響有一定范圍限制，當(dāng)超過(guò)合理范圍時(shí)，線路中會(huì)發(fā)生潮流回流現(xiàn)象，導(dǎo)致配網(wǎng)系統(tǒng)中不同分段的首端電壓低于末端電壓，因此應(yīng)用這種方法時(shí)，需要合理確定并網(wǎng)容量，提升電壓穩(wěn)定性。

1.5 光伏發(fā)電系統(tǒng)接入位置對(duì)配網(wǎng)暫態(tài)電壓穩(wěn)定性的影響

將光伏發(fā)電系統(tǒng)接入到配網(wǎng)的不同位置，會(huì)對(duì)電壓穩(wěn)定性產(chǎn)生不同的影響。在具體分析時(shí)，保證光伏發(fā)電系統(tǒng)容量均為1 mW，分別以9、4和13號(hào)節(jié)點(diǎn)作為光伏發(fā)電系統(tǒng)的連接位置，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行時(shí)域仿真。經(jīng)詳細(xì)對(duì)比分析，在暫態(tài)過(guò)程中，如果光伏發(fā)電系統(tǒng)與9號(hào)節(jié)點(diǎn)相互連接，暫態(tài)電壓的幅值會(huì)呈現(xiàn)出最大狀態(tài)，與13號(hào)節(jié)點(diǎn)相互連接時(shí)，電壓幅值中等，而與4號(hào)節(jié)點(diǎn)連接時(shí)，電壓幅值最小。其中，13號(hào)節(jié)點(diǎn)與4號(hào)節(jié)點(diǎn)的距離為24.33 km，與9號(hào)節(jié)點(diǎn)的位置則為40.65 km。由此可知，在光伏發(fā)電系統(tǒng)與最薄弱支路不斷接近時(shí)，配網(wǎng)暫態(tài)的穩(wěn)定性會(huì)隨之提高。

2 保證光伏發(fā)電并網(wǎng)配網(wǎng)電壓穩(wěn)定的策略2.1 依據(jù)負(fù)荷進(jìn)行配網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

為提升光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)配網(wǎng)電壓穩(wěn)定性，應(yīng)首先明確光伏發(fā)電系統(tǒng)對(duì)配網(wǎng)電壓的影響效果，進(jìn)而采取相應(yīng)措施解決問(wèn)題。建模仿真結(jié)果表明，配電總負(fù)荷會(huì)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定性產(chǎn)生影響，具體表現(xiàn)為負(fù)荷越大，電壓穩(wěn)定性越差，光伏發(fā)電系統(tǒng)的加入能夠在一定程度上提升配網(wǎng)電壓的穩(wěn)定性，為配網(wǎng)建設(shè)助力。在實(shí)施配網(wǎng)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)詳細(xì)調(diào)查供電區(qū)域，了解供電總負(fù)荷，以此為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)相應(yīng)的光伏發(fā)電系統(tǒng)。需要注意的是，在設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)考慮多種因素的影響，如光伏發(fā)電系統(tǒng)的容量，分析這些因素，選取最優(yōu)方式，最終提升配網(wǎng)系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定性[2]。

2.2 配網(wǎng)接入點(diǎn)設(shè)計(jì)

分析仿真運(yùn)算結(jié)果可發(fā)現(xiàn)，光伏發(fā)電系統(tǒng)與配網(wǎng)系統(tǒng)的接入位置會(huì)對(duì)整個(gè)配網(wǎng)系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定性造成很大影響，因而在并網(wǎng)前需要找到最為合適的接入點(diǎn)，以提升配網(wǎng)系統(tǒng)電壓的穩(wěn)定性。試驗(yàn)表明接入點(diǎn)位置與配網(wǎng)系統(tǒng)最薄弱支路的距離越短，光伏發(fā)電系統(tǒng)對(duì)配網(wǎng)系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性的提升效果就越明顯，同時(shí)也愈發(fā)提升配網(wǎng)系統(tǒng)的暫態(tài)電壓穩(wěn)定性。因此，應(yīng)將接入點(diǎn)定在最薄弱支路附近，最大限度提升配網(wǎng)系統(tǒng)電壓的穩(wěn)定性。此外，由于配網(wǎng)系統(tǒng)中存在較多薄弱支路，在接入點(diǎn)選取過(guò)程中也需要對(duì)這些因素進(jìn)行一定考慮，保證每一條支路的電壓穩(wěn)定性都在允許范圍內(nèi)。

2.3 合理確定光伏發(fā)電系統(tǒng)容量

光伏發(fā)電系統(tǒng)的容量會(huì)對(duì)配網(wǎng)系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定性造成兩方面影響。其一，影響配網(wǎng)系統(tǒng)的靜態(tài)電壓穩(wěn)定性。分析仿真結(jié)果可知，接入配網(wǎng)系統(tǒng)的光伏發(fā)電系統(tǒng)容量越大，整個(gè)配網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性就越高。出現(xiàn)此現(xiàn)象的原因是光伏發(fā)電系統(tǒng)在接入配網(wǎng)系統(tǒng)后，會(huì)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行有功補(bǔ)償。其二，影響暫態(tài)電壓穩(wěn)定性。當(dāng)容量增加時(shí)，配網(wǎng)系統(tǒng)暫態(tài)電壓穩(wěn)定性也會(huì)升高。需要注意的是，接入配網(wǎng)系統(tǒng)的光伏發(fā)電系統(tǒng)容量過(guò)大會(huì)導(dǎo)致線路末端電壓升高，直至高于線路的端首電壓，出現(xiàn)電流回流現(xiàn)象，損壞整個(gè)配網(wǎng)系統(tǒng)。因此，提升光伏發(fā)電并網(wǎng)過(guò)程中配網(wǎng)系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定性，要求合理設(shè)計(jì)光伏發(fā)電系統(tǒng)容量，在提升穩(wěn)定性的同時(shí)，保證配網(wǎng)系統(tǒng)的安全[3]。

2.4 設(shè)置無(wú)功補(bǔ)償系統(tǒng)

為保證配網(wǎng)系統(tǒng)的安全，需要嚴(yán)格控制光伏發(fā)電系統(tǒng)的容量，控制過(guò)程可以利用動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置實(shí)現(xiàn)要求。當(dāng)前，無(wú)功補(bǔ)償系統(tǒng)已得到長(zhǎng)足發(fā)展，在光伏發(fā)電系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。通常情況下，在完成無(wú)功補(bǔ)償系統(tǒng)設(shè)計(jì)后，應(yīng)運(yùn)用模擬仿真系統(tǒng)測(cè)量系統(tǒng)的運(yùn)行效果，對(duì)不符合要求的部分進(jìn)行適當(dāng)改進(jìn)，保證電壓穩(wěn)定性波動(dòng)幅度在合理范圍內(nèi)。

2.5 探究功率潮流變化

將光伏發(fā)電系統(tǒng)接入配網(wǎng)系統(tǒng)過(guò)程中，需保證配網(wǎng)系統(tǒng)不出現(xiàn)超限現(xiàn)象，以防止光伏發(fā)電系統(tǒng)破壞整個(gè)配網(wǎng)系統(tǒng)。由于單個(gè)光伏發(fā)電系統(tǒng)的輸出功率不能滿足配網(wǎng)的電力需求，需在配網(wǎng)系統(tǒng)中接入多個(gè)光伏發(fā)電設(shè)備，以滿足配網(wǎng)系統(tǒng)的負(fù)荷要求。然而，這些系統(tǒng)的加入會(huì)逐漸增加光伏發(fā)電系統(tǒng)的容量，引發(fā)超限現(xiàn)象，因而需要探究配網(wǎng)系統(tǒng)的功率潮流變化，保證配網(wǎng)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。在進(jìn)行相關(guān)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)運(yùn)用各種建模仿真軟件模擬結(jié)果，以此探究不同數(shù)量光伏發(fā)電系統(tǒng)的接入對(duì)配網(wǎng)電壓穩(wěn)定性造成的影響，使配網(wǎng)系統(tǒng)更好地運(yùn)行[4]。

3 結(jié) 論

光伏發(fā)電并網(wǎng)會(huì)對(duì)配網(wǎng)系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定性造成一定影響。引起這些影響的因素涉及多個(gè)方面，欲保證配網(wǎng)系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定，需要對(duì)整個(gè)光伏發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，包括確定光伏發(fā)電系統(tǒng)容量、設(shè)置無(wú)功補(bǔ)償系統(tǒng)以及探究功率潮流變化等，最終達(dá)到使用要求。