朱國棟

（國網江蘇省電力有限公司灌南縣供電分公司，江蘇 灌南 223500）

0 引 言

目前，分布式并網發(fā)電技術已經引起了社會的廣泛重視。隨著我國經濟的快速發(fā)展，電力市場的電力供應量迅速增加，電力設備的運行狀態(tài)也越來越接近極限，而分布式光伏發(fā)電的引入使得配電網由輻射狀結構轉變?yōu)槎嚯娫唇Y構，將會引起原有的光伏發(fā)電并網系統和電壓分布產生變化，從而產生一定的影響。

1 分布式光伏電站并網

實際運行中，光伏發(fā)電系統以特定的方式將太陽能轉換成電能。目前，大部分的太陽能發(fā)電站都是采用分布式光伏發(fā)電技術，該技術具有輸出功率較小、污染小以及電能密度低等環(huán)境兼容優(yōu)勢，將該技術應用到發(fā)電機組后可以更好地和周邊的電站進行匹配[1]。電力系統相關工作人員需要進一步創(chuàng)新和發(fā)展光伏發(fā)電技術，進一步推動光伏發(fā)電技術的廣泛應用。

在大多數情況下，配電網的結構可以分為樹干型、環(huán)網型以及輻射型。其中，輻射式配電網結構具有接線簡單、保護調整簡單以及擴展方便等優(yōu)點，被廣泛應用于光伏發(fā)電站并網系統。

2 分布式光伏發(fā)電站并網系統發(fā)展現狀

2.1 應用面臨的問題

我國雖然有大量的屋頂資源，但是滿足面積大、結構好以及承重強等條件的高質量屋頂較少。屋頂的承重和構造都是事先設計好的，農村大多數屋頂都是用于安裝防曬瓦片等，城市因樓層較高而存在安裝隱患，都阻礙著分布式光伏的安裝。

目前，相關企業(yè)的技術水平尚未完善，使得屋頂光伏系統的安裝存在一定的不確定性。許多公司內部手續(xù)復雜，使得分布式光伏發(fā)電項目進展緩慢。對于投資者而言，分布式光伏發(fā)電的發(fā)展存在巨大風險。在“標桿電價+補貼”模式下，當電力需求減少時，發(fā)電企業(yè)需要將剩余電量投入電網。建立長期、穩(wěn)定以及低成本的融資渠道是分布式光伏發(fā)電發(fā)展的必要條件，但是目前存在投入與收益失衡的問題，導致其資金來源不足，制約著分布式光伏發(fā)電站的發(fā)展[2]。

近年來，國家針對分布式光伏發(fā)電發(fā)布了多項扶持政策，但由于監(jiān)管不力和自有屋頂產權較少等，分布式光伏電站仍未得到很好的推廣應用。

2.2 并網對公網的影響

太陽能光伏發(fā)電分為離網式和并網式2 種，不同的并網模式會對電網產生不同的影響。離網式光伏發(fā)電不會對公共網絡產生任何影響，而并網式光伏發(fā)電系統會引起電網電壓的波動。同時，將電力傳輸到電網的并網模式會對繼電器的配置產生一定的影響。

光伏發(fā)電并網系統的引入改變了光伏發(fā)電并網系統原有的負載增長方式，使得光伏發(fā)電并網系統的改造與管理更加復雜，同時對光伏發(fā)電并網系統的規(guī)劃和設計產生了一定的負面影響[3]。分布式光伏系統的引入使饋線的電壓分布發(fā)生變化，但由于供電節(jié)點分布較分散且規(guī)模較小，使得光伏發(fā)電并網系統的協調控制難度增大，同時也威脅著電網的電壓穩(wěn)定性。對于采用逆變器連接到電力網的分布式光伏發(fā)電系統，其開關電源和電源補償電容器都會造成一定程度的諧波污染，從而影響電力質量。

隨著分布式光伏發(fā)電系統的并網，電網的電壓波動和閃變次數增多，傳統電力對電網的調節(jié)能力也隨之下降，從而影響電網的安全、穩(wěn)定運行。目前，國內光伏發(fā)電站并網系統大都采用單機輻射型網絡。如果采用分布式電源并網，那么當其他并聯分支出現故障時，會造成分布式光伏系統中的繼電保護出現誤動作，致使系統不能正常運行[4]。

分布式光伏發(fā)電系統還可能出現孤島故障問題，孤島故障會給電網的正常工作造成很大的影響，威脅線路維修人員的生命安全。在特定條件下，單純的切斷電源會對用電設備造成損害。當電網重新開始供電工作時，如果系統的電壓相位與電網電壓相位不一致，那么會產生強烈的電流沖擊，威脅系統的安全運行。

2.3 間歇性發(fā)電的影響

當氣候和外界環(huán)境惡化時，光感效果不佳，會影響光伏發(fā)電的功率，導致發(fā)電不連續(xù)，影響電網的正常運行。同時，由于間斷電源的電壓不穩(wěn)定，會導致電網的輸出功率不穩(wěn)定，易發(fā)生電壓閃爍的現象?；谠摫尘埃枰谌嗄孀兛刂频倪^程中采用比例積分控制器，通過引入電壓前饋，從而提高系統供電的穩(wěn)定性。

2.4 對電能質量的影響

當光伏發(fā)電并網系統接入分布式光伏發(fā)電并網系統時，系統的電壓會受到抑制，且會瞬間下降。在沒有發(fā)生短路故障的情況下，各節(jié)點的電壓振幅會出現變化，該變化與分布電容的大小有關。此外，分布式電源與配電線路連接過程中可能會導致電機出現誤啟動或輸出功率出現波動。在集中供電模式下，配電網絡會呈現輻射狀，當系統處于穩(wěn)定狀態(tài)時，饋線電壓會逐漸下降。

2.5 電網運行控制不佳

采用光伏并網的方式能夠實現對太陽能資源的有效利用，但是大規(guī)模應用后，供電部門的工作人員很難監(jiān)測到電網的變化，不能準確預測電網的容量，導致電力調度工作出現很多問題。當光伏發(fā)電系統出現重大故障時，需要采用常規(guī)方法發(fā)電，并重新規(guī)劃電力供應量[5]。如果并網后更多的分布式光伏供電系統進入配電網絡，則會對電網調峰和調頻產生嚴重影響，導致電網運行控制不佳。此外，在公用電網中采用這種發(fā)電方式，可以增加供電點的數量，擴大分布區(qū)域，從而提高電網的運行效率。

3 配電網電壓的穩(wěn)定性分析

光伏并網后，通過改變勵磁調節(jié)方式和提高恒功率調節(jié)幅度，會對配電網容量產生較大影響。當光伏發(fā)電并網系統的分配潮流向異步發(fā)電機供給逆變脈沖時，電壓恒控界面會向負荷節(jié)點（PQ 節(jié)點）發(fā)出微弱的連接信號，從而使光伏發(fā)電并網系統在較長的一段時間內處于振動狀態(tài)。由于光伏發(fā)電并網系統的振動，電網容量上下限將繼續(xù)擴大，直至上、下限之間的差值與電網的出線電壓相等。配電網的分配流向有多個不同的逆變脈沖，電壓恒控接口無法完全滿足弱電信號的接入要求，為了防止電力傳輸中的阻塞，PQ 節(jié)點總是處于恒定的功率調節(jié)狀態(tài)，并且在保證電網容量上下限的情況下促進電網實現穩(wěn)定運行。

不論光伏發(fā)電系統是處于分布式接入還是集中式接入模式，其并網模式都會利用靜態(tài)電壓來調整系統。隨著光伏發(fā)電并網系統的穩(wěn)定性逐步提升，其前向輸出將直接對配電網的反向功率進行控制。在電力損失低于配電網額定功率的情況下，采用調整并網模式的方法可以保證電網的電壓穩(wěn)定性。光伏發(fā)電系統的輸出電壓由低到高變化時，將使并網模式從單向聯接轉變?yōu)殡p向聯接；當輸出電壓由高到低變化時，將使并網模式從雙向聯接轉變?yōu)閱蜗蚵摻?。不論采用哪一種方法，都會在很短的時間內將光伏發(fā)電并網系統的穩(wěn)定電壓調節(jié)至一個相對穩(wěn)定的水平。

4 分布式光伏并網對配電網影響的改進措施

4.1 電網運行控制不佳的改善方法

為了解決并網后電網的控制效果不佳等問題，電力公司可以通過預測光伏發(fā)電功率等方法監(jiān)測光伏電源和其他電源的運行，從而達到動態(tài)協調供電的目的。在太陽能電池供電后，可以精確地測量太陽能電池周邊的太陽能光照強度，建立太陽能發(fā)電功率預測模型，通過對發(fā)電功率的預測為未來光伏發(fā)電并網系統的高效運行提供幫助。根據供電區(qū)域的照明狀況對光伏發(fā)電裝置進行調節(jié)，提升系統的穩(wěn)定性。例如，在光照強度高的區(qū)域布置更多的光電供電設備。在光伏發(fā)電并網系統中，還存在著電力供應不穩(wěn)定的問題，為了保證光伏發(fā)電并網系統的正常運轉，需要利用備用的電力設備來保證電力的高效供應，提高系統的運行效率。

4.2 孤島效應的改善方法

在電網停電后，對逆變器的運行參數進行檢測。如果其輸出功率和負載功率之間的差別很大，則說明存在孤島效應。當二者的功率值相差很小時，檢測效果并不理想。此外，可以采用有源探測的方法。當出現故障問題時，逆變器的異常參數將遠超標準值，從而能夠檢測出孤島效應。采用有源測試的方法可以得到具有高精度的參數，但是存在控制難度大等問題。

4.3 控制光伏并網系統的穩(wěn)定性

為了實現我國光伏產業(yè)的高質量發(fā)展，需要從以下2 個方面著手。

一方面，推動電網向著智能化、高效化發(fā)展，提高光伏并網率。在高速雙向通信技術的基礎上，利用先進的傳感和測量技術、控制方法以及決策支持系統，實現電網的智能化。

另一方面，做好國內的區(qū)域互聯，強化清潔能源開發(fā)消納，其中微能源網是一個重要的發(fā)展方向。要發(fā)展能源互聯網，最核心的子單元就是智能微電網，智能微電網可以通過能量的儲存和資源的優(yōu)化配置，實現當地能源生產和電力消費的基本均衡，并能夠根據實際需求與公共電網進行靈活互動。

4.4 合理選擇光伏電站布點

光伏電站在接入公用電網時，因其接觸區(qū)之間的效應不同，極大地影響了電網的安全穩(wěn)定運行和接觸區(qū)電壓的大小。在并網時，由于接入點的電壓值會有所升高，需要選擇合適的接入點，在光伏接入系統后對光伏電站的布局進行優(yōu)化研究。

5 結 論

分布式光伏發(fā)電并網技術是緩解當前能源危機和電力緊缺的重要手段之一，研究分布式光伏發(fā)電并網系統電壓穩(wěn)定問題對光伏發(fā)電未來的發(fā)展和使用具有重要的現實意義。通過對分布式光伏發(fā)電站并網系統的分析研究，提出了解決分布式光伏并網對配電網影響的相關措施，確保光伏發(fā)電系統結構的完整性和線路的協調性，為分布式光伏發(fā)電站并網的健康運行提供一定的理論支撐。