分布式光伏发电的入网电压影响分析
周广旭
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周广旭,. 分布式光伏发电的入网电压影响分析[J]. 发电技术与研究,2023.1. DOI:10.12721/ccn.2023.157207.
摘要: 分布式发电以其经济、环保的优势在飞速发展,其中分布式光伏电源发展最为迅速。分布式光伏接入配电网,具有很大的随机性,对配电网系统的电能质量、短路电流、电网损耗、谐波等方面产生显著影响,本文重点分析对配电网电压的影响。
关键词: 分布式发电;分布式光伏;并网;配电网电压
DOI:10.12721/ccn.2023.157207
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近些年,随着全球能源短缺和环境污染问题愈加严重,能源结构也在趋向多元化,光伏作为清洁可再生能源之一,已在配电网中得到广泛的应用。分布式光伏规模化接入配电网后,使得配电网中光伏电源的比例不断提高。由于其输出具有间歇性、随机性和波动性的特点,会对各个节点电压产生冲击;同时改变了传统配电网的单向潮流流向特征,影响配电网的安全运行。

1.分布式光伏发电系统的结构

分布式光伏发电一般采用就近选址原则减小光伏发电单元到负荷之间的距离,将光伏板安装于距离负荷较近的配电网上。光伏发电具有较强的灵活性和较好的经济性,光伏发电设备安装简单,省时省力。光伏发电单元是由光伏阵列、直流控制器、逆变器和储能装置等有效连接组成的整体系统。光伏电池板是将太阳能转化为电能的关键设备,是整个系统的核心设备。直流控制系统和逆变器主要起电流控制的作用,它将光伏板发出的直流电转换成交流电再上网给负荷供电。储能系统能够将一定限量的电能储存起来。

2.分布式光伏发电系统对配电网电压的影响分析

2.1影响稳态电压分布

通常供电配电网呈辐射形状,在稳态运行时,电压沿着馈线潮流的方向逐渐降低,接进分布式光伏电源之后,因为馈线上传输功率的降低,使得沿着馈线的各个负荷节点电压都被提升,这就可能造成部分负荷节点电压出现偏移超标的情况。节点的电压被提升多少受两个因素影响:一是接进光伏电源的位置,二是接进光伏电源总容量大小。

2.2影响系统电压波动

在传统配电网里,有功负荷和无功负荷都会随着时间推移而造成系统电压波动。沿着线路末端方向,电压的波动情况会越来越明显。倘若负荷集中在系统末端周围,那么电压波动就会更大,通常来说要尽可能避免这种情况出现。一种基于PI控制,借助变电站潮流信息及分布式电源所在母线负荷信息对分布式电源系统输出量进行调节可控,对系统波动进行弥补,达到抑制系统电压波动的目的。

2.3各时段的电压影响

路径内的多重节点都衔接着某一光伏电源,搭配某一负荷。若网络架构之中并不带有这类电源,那么初始时段的这类功率应被设定成零。衡量影响时,必备的数值含有配电母线以内的若干节点、馈线段落表征的等值阻抗、节点表征的总功率负荷、光伏电源架构下的功率注入。光伏电源添加进来的功率被设定成有功功率。这种有功功率,引发了节点架构中的电压升高

3.分布式光伏发电对配电网电压影响的控制策略

3.1 控制电压越限

光伏发电技术越来越成熟,无论是在人们生活还是工业生产中都发挥着明显作用,与此同时,也提升了电力单位的经济效益。想要把光伏发电技术应用到配电网当中来,首先需要控制电压越限现象,并且需要严格把控光伏发电表的功率。根据光伏发自身的功率额,结合移动平均的计算方式,在具体计算环节,常常会出现发电功率缩减问题。参照光伏的曲线图与系统架构算出发电功率的结果,进一步确定不同时间段光伏发电的功率值。总体来讲,控制电压越限的方式有着较明显的作用,想要确保计算结果更加的准确,还可以运用滑窗的计算方法。

3.2自适应电流保护改进方案

通过功率方向元件首先判别故障方向,再根据短路电流零序、负序分量确定故障类别从而选择相应整定值,最后根据保护的电流和电压信息与相应的整定值比较来决定是否动作。该方案的整定值可根据光伏电源的不同接入容量和位置进行实时改变,避免了因光伏电源接入导致的继电保护误动与拒动,但此方案需对系统实时数据同步采样,信息量大,对于配网自动化程度要求高,经济性较低。

3.3加大宣传力度

近几年来随着我国电力行业的快速发展,隐藏在内部的问题也逐渐显露出来,而电能又是人类可持续发展中的重要能源,必须要采取有效的措施来满足人们对电能的需求。而为了有效降低能源浪费,应加大在分布式光伏发电项目上的研究力度。所谓“分布式光伏发电”主要是指通过充分的利用当地太阳能资源,进而实现就地利用的原则且减少能源浪费问题出现的目的。首先,对于分布式光伏发电项目的推广来看,必须要实现对该项目的大力宣传。毕竟,该项目当前并不是一项传统项目,而是一种新兴项目,同时在落实应用的过程中,也不是大面积区域在进行应用,所以只有通过加大宣传力度,才能让更多的人认识到这种电能应用的方式,并认识到该项目的应用能够为国家环境发展建设带来的益处,这样才能有更多的企业或地区应用此项目来进行发电。其中宣传的方法有很多,比如可以借助网络平台来进行推广,或者是通过其他途径加大宣传力度,这都有助于让更多的人了解分布式光伏发电项目的优势,进而为国家社会经济发展带来便利,也能够满足各行各业经济活动对电能的需求。其次,分布式光伏发电项目也具有很多优点,比如输出功率小、对环境的污染也比较小,并不会对水体或者是空气造成污染,最重要的优势是能够有效缓解局地用电紧张的问题。

3.4完善储能发电管理体系

分布式光伏发电系统主要是由初始光伏阵列、汇流箱体与逆变器三个部分组成。供电的主要形式把光伏发电的能量先储存起来然后再应用到配网运行当中。光伏发电一般由变流器、蓄电池以及能力管控这三种装置共同组合成了储发电系统。其中,蓄电池和变流主要发挥的是衔接作用。变流器在光伏发电的环节里重点起到了控制电压的用途,保障无论在哪个时间段里电压都能够维持在恒定的状态中。直流侧架构能够让交流电压处于恒定中,在这个过程当中,谐波起到了非常重要的用处。所以,在配电网中接入光伏发电,必须安装相应的交流设备,并且依照电源的不同模式发挥出其自身的特殊用途,保障储能发电系统能够稳定运行。

3.5建立与绩效挂钩的高效光伏并网运维

将分布式光伏发电并网运维与台区经理的绩效考核挂钩,通过奖优罚劣,提高台区经理运行维护分布式光伏发电并网设备的积极性。同时,做好负荷监测,不限于电脑端,手机端也可以实时监测。及时通过各种手段发现设备不安全的运行状态,及时制定维护策略,消除发热老化可能引起的设备烧毁隐患。

3.6防孤岛保护措施

随着光伏发电技术的成熟,越来越多的光伏发电接入电网,大规模分布式发电造成的孤岛问题日益突出。为此,许多学者提出了基于孤岛运行方案的微电网概念,微电网是指由分布式电源、负荷、储能、控制装置、保护装置等组成的电力系统。微电网可根据光伏并网的容量及当地负荷来确定计划性孤岛区域,在电网停电的情况下根据预定的控制策略形成有计划的孤岛运行,并通过相应的技术手段维持微电网电能质量的稳定,向周围负荷可靠供电。

4.结语

鉴于光伏发电在能源再利用以及对不可再生能源保护等方面成绩, 有关部门需要进一步加强对光伏发电相关技术的研究力度。 应在明确光伏发电基本情况的基础上, 按照分布式发电特点, 对其在配电网中电压方面的影响展开分析, 确定问题产生原因, 并以此为依据展开电压越限解决方式探索,进而制定出可行性较高且处理效果较为理想的电压越限处理方案, 保证配电网运行稳定性与质量, 以为广大用户带来更加优质的供电服务。

参考文献

[1]王卫卫,李可.分布式光伏发电及其对配电网的影响综述[J].电力学报,2017,32(06):466-470.

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