王稼伟，于璐
国网山东省电力公司平原县供电公司 山东德州 253100
摘要:分布式光伏发电是一种新型的可再生能源发电技术，具备高灵活度、低管理运行成本、高环保效益等特点。近年来，在国家相关政策驱动下，分布式光伏电源在全国各地持续保持高速增长，随着分布式光伏装机不断增加，对电网运行的影响呈现“局部向全局发展、配电网向主网延伸”的趋势，对电力平衡、无功调节、电能质量控制、营销业务管控等提出了更高要求，给配电网调度运行带来了新的挑战。
关键词:分布式光伏发电;电能质量;电网安全
分布式光伏发电是一种新型、具有广阔发展前景的发电和能源综合利用方式，具备形式灵活、管理运行成本低等特点，且发电过程中无噪声、无空气和水污染，环保效益突出，对优化能源结构、实现节能减排具有重要意义。分布式光伏发电小规模并网对电网的影响几乎可忽略，但当分布式光伏发电大规模接入电网或在某条供电线路、某个台区、某个变电站集中接入时，将对电网产生诸多影响。因此，为保证电网的安全性与可靠性，需全面分析分布式光伏发电并网对电网的影响。
1.分布式光伏发电并网要求
1.1接入方式
不同于低压电网以及大电网的是，分布式光伏发电在并网中需要将首要要求放在安全性上。要避免大电流和高电压影响与破坏到分布式电源。此时一般会用到变压器处理过多的电流和电压。要确保并网后系统能够稳定输送电能。假设并网电压有着明显差异，要做好光伏发电系统容量控制工作。低压电网变压器负责总负荷25%左右。此外，并网短路电流不可以超过整个系统1/10的额定电流。参照国内某山区条件，分布式电源的装机容量和电压等级为：在容量—≥5—kW时电压220—V；在容量为8~400—kW时等级为380—V；在容量为400~6000—kW时等级为10—kV；在容量≥6000—kW时等级在10—kV以上。并网环节假设高低电压的条件都能够满足接入要求，通常会优先选择低电压，减少并网负面影响和作用。
1.2分布式光伏发电系统电能质量和其他要求
光伏发电在我国尚处于发展阶段，其电能质量参差不齐，需要在并网前做好评估工作。电能评估的指标较为多样，包括电源容量、并网方式、变流器型号等。分布式光伏发电系统并网后，发送的电能以及向周边地区交流电网提供的电能，在电压偏差、谐波、闪变、电压波动、谐波等各个方面也必须满足国家标准。
其他要求还包括分布式光伏发电系统的电压和功率控制，在并网前，低压电网一端的电流和电压通常是基本稳定的，功率的变化也带有规律性特点。并网后，为保证系统工作效果，要求分布式光伏发电系统能够对功率和电压进行调节。以某地区低压电网和电力用户用电情况来看，应保证10kV（6kV）以及35kV以下等级的分布式光伏发电系统能够调节其电压和功率，并保证其不超过低压电网工作上限。在我国线性标准中，分布式电源并网后，公共连接点的电压偏差应满足GB/T12325-2008《电能质量供电电压偏差》的规定，如果并网接入点电压处于35kV水平，接入点的电压变动应在3.5kV以下；如果并网接入点电压处于20kV水平，接入点的电压变动应在1.4kV以下；如果并网接入点电压处于20kV以下，接入点的电压变动不得超过1.2kV。
2.分布式光伏并网对低压电网的影响
2.1 系统概况
以某分布式光伏发电系统并网点为研究对象，主要对低压电网的有关影响进行分析，就此分布式光伏发电系统而言，其具有10MW的装机容量，交流电低压配电网的接入点是380V，结合本地工作的具体情况可知，等把分布式光伏发电系统接入该低压电网之后，其影响到此网的常规工作，比如，配电网的系统的稳定性、电能的质量，以及运行的可控性等等。
2.2电能质量影响
通过持续性观察，能够迅速发现，在低压电网和PV—system并网之后，逆变器应用的高频调制频频发生谐波现象。
在PV—system和大电网一同工作时，储蓄电能在电压上能够同步保持一致。当然会在持续工作以后引起谐波进一步放大现象。这种谐波通常真实存在。必须强调的是在PV—system中，系统能量为太阳。所以很多情况下人们做不到稳定性控制。虽然本次调查对象地区有着充足的光照，但偶尔也会经历多云、阴天和降雨这类现象。在阴天和降雨天气作用下，PV—system无法保障自己的工作质量和效率，不稳定的发电能力会影响到电网运行。PV—system频频出现闪变和电压波动现状。此外，配网系统并网后同样也会呈现出复杂性问题。此时需要做电能分配、传输、集中工作，而这一现象同样也会让电网工作面临巨大压力。
2.3孤岛效应
孤岛效应是指分布式光伏发电系统并网后出现的一种情况，由于该系统的作业与大电网是并立的（极少数可能存在紧密关联），当大电网出现故障时，可能停止供电，如果分布式光伏发电系统端没有了解该情况，以常规工作要求继续向电网供电，可能导致电能浪费，也可能导致从事电网检修、维护工作的人员受伤。与此同时，当分布式光伏发电系统一端出现故障，在并网运行的前提下，大电网中的电能也可能进入分布式光伏发电系统中（在电压相同的情况下），导致分布式光伏发电系统端工作异常，如果低压电网为单相分布式发电系统，会导致系统三相负荷欠相供电。本次研究所选的分布式光伏发电系统即为单相分布式发电系统，面临上述各类威胁。
3.相关影响的解决措施
3.1 电能质量相关影响的解决措施
不论采取何种措施也避免不了分布式光伏发电系统给电能质量带来的影响，但可以采取一些应对措施，诸如，技术性措施，使其影响的级别得以降低。就某某地的分布式光伏发电系统分析，当地政府部门对其建设工作实施统筹管理，所以，可以对项目进行具体分析，在规划阶段，同时选用适宜的电能质量治理装置，然后把其配置于分布式光伏发电系统的一端，并对系统功能进行测试。在并网之前，其按照一定的标准，即10MW的装机容量，且对谐波提出要求，即其控制的有效性大于等于60%。对于蓄电池而言，其容量应大于等于系统的发电总量，即在16-32小时之间，进而符合其基本要求，即针对临时输电、输电的稳定性。
3.2孤岛效应的解决措施
孤岛效应的处理，目前主要借助技术性检测的方式，通过各类检测手段了解电网工作的态势，再针对问题分析处理手段。由于孤岛效应的出现并无规律可循，建议采用分布式监控的方式提升总体作业效率，该方式的核心思想是在分布式光伏发电系统和低压电网的并网点安置设备，由该设备了解地网情况，并在第一时间侦知接入点的工作态势，当电网作业出现异常、供电停止后，将该信息快速传输至管理端，终止分布式光伏发电系统的输电，将多余电能存储于大容量蓄电池中，如果蓄电池处于满容状态，则暂时停止发电；如果设备侦知分布式光伏发电系统出现工作异常，也会发出警报，避免电网电能进入分布式光伏发电系统中，以此保证系统不会受到孤岛效应的破坏。
3.3 模拟实验和综合评析
为了进行模拟实验，就某地区分布式光伏发电系统并网点进行研究，同时基于计算机构建模拟系统，并对工作效果进行分析，凭借电能质量治理装置、智能技术、检测手段等内容。基于此，通过计算机对其参数进行模拟，其动态指标主要包括以下方面，诸如，天气的情况、低压电网工作异常、光伏发电系统工作异常等，这样一来，积极有效地控制电网的谐波，一旦不能正常运行的话，则警报会被及时发出，即分布在每一处的设备，进而达到电网工作所需。
4.结论
分布式光伏发电技术是解决能源和环境问题的有效途径，大规模分布式光伏并网发电是未来有利用效能源的快捷方式，但其在电能质量、继电保护、电网规划等方面给电网带来的影响不可忽视，开展分布式光伏并网发电对电网影响的研究工作很有必要。本文针对分布式电源对电能质量、孤岛效应等影响，给出了对应的解决措施。一是要求在分布式电源光伏发电系统建设前做好规划，开展电能质量治理装；二是通过各类检测手段，计算分析来解决孤岛效应问题。模拟实验和综合评析证明了其有效性，可推广应用于实际工作中。
参考文献
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