分布式光伏并网对配电网电压的影响

分布式光伏并网对配电网电压的影响

石焕良

天津平云电力科技有限公司，天津 300222

摘要：随着可再生能源技术的不断发展，分布式光伏发电系统在全球范围内得到了广泛应用。分布式光伏系统通过并网运行对配电网的电压质量产生了显著影响。本文探讨了分布式光伏并网对配电网电压的影响，分析了其可能带来的电压波动、电压越限等问题，并提出了相应的解决方案和优化策略，以提高配电网的运行稳定性和电能质量。

关键词：分布式光伏；光伏并网；配电网；电压；影响

中图分类号：  TM615     文献标识码：A

引言

   在分布式光伏系统并网运行过程中，光伏发电的间歇性和波动性会引起配电网电压的波动。此外，分布式光伏发电系统的集中接入还可能导致配电网电压越限，影响电力用户的正常用电。因此，研究分布式光伏并网对配电网电压的影响具有重要的实际意义。

1分布式光伏并网对配电网电压的影响

1.1电压波动

   分布式光伏发电的输出功率受天气和日照等因素影响较大。在晴天，光伏发电量高且用电负荷低，多余电能反馈至配电网，导致局部电压升高；在阴天或夜间，发电量急剧下降，负荷依赖传统电源，可能引起局部电压降低。这种电压波动频繁出现，不仅影响电能质量，还威胁电网设备的安全运行。特别是在负荷和发电量变化迅速时，电压波动更剧烈，可能导致电压超出安全范围，触发电网保护装置，影响电力供应的可靠性。为此，需要通过合理的电压控制策略、储能系统和分布式能源管理系统的优化调度来缓解波动，提高电网稳定性和可靠性。

1.2电压越限

   在光伏发电量高、负荷低的情况下，配电网末端可能出现电压超出允许范围的现象，通常发生在中午光照强烈时。此时，光伏系统大量发电，配电网电压上升，尤其在远离主变电站的末端用户处，电压可能超出标准。这不仅影响电网设备的安全运行，如电缆过热、变压器过载，还可能损害用户电气设备，导致家用电器过压损坏、设备寿命缩短等。持续电压越限会增加电网维护成本，降低供电可靠性。为解决这一问题，可调整光伏发电接入点、增加电压调节设备（如有载调压变压器、自动电压调节器）、采用动态无功补偿装置（如静止无功补偿器），并优化光伏系统控制策略。这些措施可有效缓解电压越限问题，确保配电网电压稳定，提高电网和用户用电的可靠性。

1.3电压不平衡

分布式光伏系统常常是单相接入配电网的，如果接入不均衡，可能导致三相电压不平衡。电压不平衡的主要原因在于光伏系统的单相接入方式，当多个光伏系统集中在配电网的某一相时，导致该相的电压上升，而其他两相的电压相对较低，从而引起三相电压的不对称。这种电压不平衡不仅会影响电力质量，导致用户端电气设备的性能下降，甚至可能导致设备损坏；同时，电压不平衡还会引起电网的附加损耗，因为不平衡电流会在中性线上流动，增加配电系统的损耗。此外，变压器和电机等电力设备在不平衡电压下运行时，会产生额外的热损耗，加速设备的老化和磨损，缩短设备的使用寿命。为缓解电压不平衡问题，可以采取以下措施：首先，在光伏系统的规划阶段，应合理分配各单相光伏系统的接入点，确保三相负荷的均衡；其次，安装三相平衡装置，如平衡电抗器，以减少电压不平衡的影响；再者，采用智能逆变器技术，实时调节各相的功率输出，实现动态平衡；最后，定期监测配电网的电压状态，通过数据分析及时发现并纠正电压不平衡问题。通过这些措施，可以有效减少电压不平衡现象，提高配电网的电能质量和设备运行的可靠性。

2提高配电网的运行优化策略

2.1先进的并网技术

   采用先进的并网技术，如自适应逆变器和动态电压调节器，可以有效缓解分布式光伏并网引起的电压波动和偏移问题。自适应逆变器能够根据电网状态动态调整输出功率。其工作原理是通过实时监测电网电压和频率变化，利用智能控制算法调整光伏系统的输出功率。当电网电压升高时，自适应逆变器降低输出功率；当电网电压降低时，增加输出功率，从而保持电网电压稳定。此外，自适应逆变器具备快速响应特点，可在电网突发变化时迅速调整，确保电压波动最小化。动态电压调节器主要用于实时调节配电网电压水平。它通过监测电网电压变化，利用功率电子器件调节电压输出，保持电压稳定。动态电压调节器通常安装在配电变压器的低压侧或负荷集中区域，能快速响应电压波动，避免因光伏发电波动引起的电压不稳定问题。其工作过程包括检测电网电压变化、计算补偿电压并通过逆变器输出补偿电压。由于动态电压调节器能在短时间内精确调节电压，可有效应对分布式光伏并网带来的电压偏移和波动问题，保证电能质量。

2.2储能系统

   在分布式光伏发电系统中配置储能系统，如电池储能，可以平滑光伏发电功率波动，调节发电和用电的不匹配，稳定电网电压。电池储能系统在光伏发电量高于负荷需求时存储多余电能，避免电网电压升高，保护电网设备，减少弃光率，提高发电利用效率；在发电量低于需求时，释放储存电能，弥补电力缺口，防止电网电压下降，保障供电稳定性。储能系统还可通过削峰填谷优化负荷曲线，在高峰时释放电能，低谷时充电，提升电网运行效率。储能系统的快速响应能力是其稳定电网电压的重要优势，能在毫秒级时间内调节电能，有效应对光伏发电带来的短时电压波动。此外，储能系统具有黑启动功能，可在大规模停电时恢复部分负荷供电，支持电网恢复。尽管初期投资较大，但随着电池技术发展和成本下降，储能系统的经济性逐渐显现，特别在电价波动大的市场环境中，通过电力市场套利和辅助服务收益，可实现良好经济回报。

2.3改善配电网结构

   增加变压器容量是解决分布式光伏并网电压问题的关键措施。增大变压器容量可提高配电网对光伏发电的接纳能力，避免变压器过载导致的电压升高或设备损坏。同时，合理配置变压器的负载分配，确保各变压器负荷均衡，减少电压不稳定的风险。改善线路布局是优化配电网结构的重要手段。通过缩短输电线路长度、增加线路截面面积、采用高效导线等措施，可以降低线路损耗，减少电压降，提升电能质量。优化线路布局实现光伏发电就近接入和就地消纳，减少长距离输电带来的电压波动问题。引入灵活的网络结构，如环网结构和双电源供电，可增强配电网的可靠性和灵活性。环网结构通过多点供电提高供电可靠性，当某一节点故障时，其他节点可继续供电，避免大面积停电。双电源供电为重要负荷提供冗余供电，提升电网稳定性。配电网应增加电压调节装置，如有载调压变压器（OLTC）和无功补偿设备（如电容器组、SVG），以自动调节电压水平，补偿无功功率，稳定电压波动。智能电网技术的应用为配电网优化提供了新思路，通过智能监测与控制设备实时监测电网运行状态，及时处理电压异常。大数据分析和人工智能技术可预测和优化电网调度，提高运行效率和稳定性。智能电网平台还可实现光伏发电、储能系统和负荷的协同控制，优化电力资源配置，进一步减少电压波动的影响。

结束语

   分布式光伏并网对配电网电压的影响是一个复杂的问题，涉及多方面的因素。通过合理规划和设计分布式光伏系统的接入点和容量，采用先进的电压调节技术和控制策略，可以有效减轻分布式光伏并网对配电网电压的不利影响，提高配电网的运行稳定性和电能质量。未来，随着技术的不断进步和实践经验的积累，分布式光伏发电系统将在电力系统中发挥越来越重要的作用，为实现绿色、可持续的能源发展目标贡献力量。

参考文献

[1]赵东昊.分布式光伏并网对配电网的影响分析[J].集成电路应用,2022.12.111.

[2]吴文晴.分布式光伏并网对配电网网损影响研究[D].河北科技大学,2022.000692.

[3]李家鹏.分布式光伏发电系统对配电网电压的影响分析[J].电子技术,2022,51(03):294-296.