多接入点分布式光伏发电系统与配电网交互的影响分析

发表时间:2021/4/28   来源:《科学与技术》2021年1月第3期   作者:吴奕新
[导读] 分布式光伏发电,作为独立电源能够与环境兼容,
        吴奕新
        福建省供电服务有限责任公司,福建 泉州 362000
        摘要:分布式光伏发电,作为独立电源能够与环境兼容,占地面积小,投资成本低,环保节能,建设周期短,对于解决能源问题与环境问题有巨大作用,光伏发电并网后会对配电网产生一定影响,需要前期做好认真细致的分析工作,通过相应措施的实施,将带来的不利影响降到最低,从而有效改善能源供给,促进电力行业发展,为人民生活正常开展提供保障。
        关键词:分布式光伏发电;多接入点;配电网交互;影响分析
        1 分布式光伏系统接入配电网主要方式
        在分布式光伏系统接入配电网过程中,还应考虑并入过程中两者产生的影响。在分布式光伏系统中应具备持续稳定输出电流、电压的作用,避免输出过程中电流、电压波动过大,损害两者功能。在使用逆变器处理电流时,应使用先进技术,降低电流消耗,提升电流转化率。另外,在并入电网过程中还会导致故障发生,分布式光伏系统还应具备故障检测技术,预防意外事件发生,避免在并入电网过程中出现短路或断路,出现低电压。现阶段,在分布式光伏发电系统计入配电网中主要有两种形式,分别为分散式接入和汇集式接入。分散式接入适用于电压较小,为个体用户接入电网;汇集式接入适用于电压规模较大,在接入电网过程中使用逆变器和交流路线将电流全部汇集在低压母线上,再使用升压器提升低压母线电压,最后使用电路连接母线,从而给供电设备提供持续稳定电压。两种接入方式都具有优缺点,在实际接入配电网过程中,应根据实际情况选择合适的接入方式。分散式接入过程中,对电压要求较小,直接接入,不需要调节电压,操作简单。但是分散式接入点较多,导致后期维护难度增大[5]。且随着接入点的增多,电流、电压无法得到较好控制,造成低电压情况出现。汇集式接入虽然对电压要求较高,前期投入较多,但是汇集式接入对电压控制力度较大,能持续稳定的输出电压和电流,在提供正常用电基础上,提升用电安全。
        2 分布式光伏系统并网后产生的影响
        2.1 谐波问题
        由于线路阻抗存在,谐波电流流动在线路中会造成线路损耗,通常情况下,电流畸变较小,但由于逆变器在运行过程中产生高频谐波,集肤效应会使谐波阻抗增加,从而引发电网整体线损,输电效率降低。除过对线路造成损耗外,还会通过线路传播,增加用户功率损耗,并且会对用户设备造成危害。电力系统中电力供应大多是通过架空线路实现供电目标,架空项目存在电晕,并且与电压峰值有密切关系,由于谐波存在,从而导致电晕现象出现,最终结果损耗增加。配电网中,如果电流畸变较大,会造成断路器开断能力下降,严重时无法正常工作,保护功能无法实现,配电网可靠性降低,电气设备制造危险,严重时会对整体电网安全运行造成影响。
        2.2 直流偏置问题
        光伏发电系统并网运行会产生直流偏置问题,由于配电网中存在大量变压器,光伏系统直流分量会导致变压器工作点偏移,导致设备严重饱和,输出直流分量过大时,对系统自身及负载都会产生不利影响,考虑到线路阻抗,直流偏置存在,并网逆变器无法均升功率,光伏发电并网系统会受到影响。直流分量也会导致电网线路绝缘老化,保护出现误动,造成电力中断。
        2.3 对继电保护造成的影响
        我国配电网通常为单电源,分布式发电系统并网使配电网传统结构发生改变,会影响到保护的选择性与灵敏性,配电网络故障时,光伏电源会产生故障电流,从而影响到保护对故障电流把正确判断,其影响与分布位置,容量,串联电抗值相关。保护动作灵敏性受到影响,可能导致拒动或者是误动。距离保护有方向性,光伏发电并网后,距离保护相当于其上游多出了分支,从而导致其保护范围缩小。光伏发电并网需要通过断路器,配电网出现故障时,保护动作发生作用,断路器断开,但是相对应的,系统断路器未能及时作用断开,系统隔离不及时,形成孤岛,对电网安全运行造成负面影响。部分线路存在继续供电的可能,从而对人身安全造成危害,而故障消除后恢复供电,作为有源系统,可能会致使合闸失败。
        2.4 对配电网规划工作造成的影响
        分布式光伏电源其容量通常比较小,虽然自身具有一定的优势,但是同时也会存在多方面不足。对于整体电网系统而言其主要不利影响体现在,负荷预测难度会增大。光伏发电项目可以提升供电半径,对于火电发电规模扩展有一定缓解与抑制作用,但是如果在整体电源中其分布不合理,可能会导致电压过高问题出现。

配电网络接入分布式光伏项目后,电网故障特性会发生改变,体现在故障产生时时间,方向,电流等方面,一定程度上供电的可靠性降低。分布式光伏项目接入,意味着需要增节点数量,而节点数量增加又会对整体网架方案规划工作带来困难。
        2.5 分布式光伏发电项目接入并网运行对电力与电量平衡造成的影响
        光伏发电系统的电能输送到配电网,需要通过逆变器将光伏板产生的电流进行转换之后再输出。逆变器其组成包括了大量的原件,电子与电力设备,从理论方面来讲,光伏系统发电资源输入到配电网,会对原有电网的电能质量造成影响。从光伏发电项目自身角度来看,由于太阳辐射角度会产生变化从而导致光伏电源产生变化,局部配电线路会出现电压波动。
        2.6 分布式光伏发电系统接入并网运行后对系统电压产生的影响
        分布式发电系统对配电网电压的影响主要体现在两个方面,首先是对配电系统稳态电压分布会产生一定影响,并网后各节点电压与原有电网相比会增高。对配电系统电压波动会产生一定影响,并网后,沿线路电压波动幅度会小于原有的配电系统。在原有配电网中,系统电压波动的影响因素之一是有功、无功负荷的变化,并且电压的变化有其自身的特点,沿线路末端持续增大,容易导致负荷运转不正常。分布式系统并网运行后,配电系统电压会降低或者是升高,分布式系统并网运行后,需要对其负荷进行协调,配电网负荷在增加时,分布式发电系统输出量也会相应的增加,系统的负荷减少时,输出量也就会相应的减少,此种情况下分布式发电系统并网工作会使配电系统电压波动的幅度降低。如果分布式发电系统与接入系统负荷无法有效协调时,考虑到分布式电源自身有一定的不确定性,因此接入并网工作后整体电网波动的幅度将会增大。
        3 分布式光伏发电系统对配电网络造成影响的对策
        3.1 完善技术标准与规范
        对光伏发电技术参,控制特性进行分析的基础上,对并网规模,电能质量,无功配置,接入电压等级提出明确技术规定。完善分布式发电系统接入并网运行规范与标准,对无功补偿设备进行更新,从而使光伏发电系统并网运行有序与规范化,确保系统不会对配电网正常运行造成影响。
        3.2 解决继电保护问题
        当并网容量较大时,需要将极端情况下保护的灵敏性纳入到考虑范围内,考虑加装保护装置。分布式光伏发电系统会导致重合闸故障时间延长,可以适当延长合闸时间,消除安全隐患。对系统孤岛检测方法进行优化,分析光伏发电系统对配电网络故障电流方向,大小,分布影响,在异常情况存在时能够有效判断孤岛情况,应用无缝切换技术,确保故障能够快速清除,供电能够及时恢复。
        3.3 解决电能质量问题
        通过补偿与群控措施抑制谐波畸变,具体操作方面,并联逆变器,使直流侧容量提升,从而提升发电功率,谐波含量得以降低。应用滤波技术,通过对有功与无功功率控制抵消谐波分量。通过有功与无功输出与补偿相结合,同时配合无功调节提升电压质量,降低电压波动,限制分布式发电系统发电容量,提升逆变器调节能力,增加电压稳定性。
        3.4 网损解决措施
        合理规划光伏发电项目位置,科学配置容量,控制配网线路功率方向,以此来达成线损控制目的。小容量光伏系统并网时,尽量将其配置于线路的末端。
        结语
        电力资源在我们日常生活中扮演十分重要角色,一旦出现供电不足,造成低电压,将给人们生活用电带来较多安全隐患[1]。传统电力系统虽然能持续稳定输出电流,但是随着人均用电量的增加,传统电力系统供电量已不满足社会需求。且传统电力系统在发电过程中还将产生较多污染物,污染周围环境。为更好的保护环境,满足社会供电需求,需积极开发新能源,促进发电系统更好发展。分布式光伏发电系统是一种节能环保发电方式,其具有发电效率高、传输损耗小等优势,是未来电网的主要发展趋势。
        参考文献
        [1]刘前军.分布式光伏发电系统与配电网交互影响探究[J].电子制作,2017,(21):91-92.
        [2]崔倩,张钦振.分布式光伏发电系统与配电网交互影响探究[J].电子制作,2017,(16):23-24.
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