分布式光伏發(fā)電對配電網(wǎng)電壓的影響及電壓越限的解決方法探討

陳濤 高紅 董秦川

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1 分布式光伏發(fā)電對配電網(wǎng)電壓的影響

1.1 接入單個分布式光伏發(fā)電

1.1.1 接入光伏發(fā)電前。假設(shè)有、無功功率流向負(fù)載方向為正，反向為負(fù)，且將線路損耗忽略，則第m個用戶與前一個用戶在接入光伏發(fā)電前的壓降△Um=Um-Um-1。由于被用戶消耗的有、無功功率Pn和Qn都比0大，則低壓線路上的壓降都比0大，說明間隔初始點越遠(yuǎn)，低壓線路上電壓的值越低[1]。

1.1.2 接入光伏發(fā)電后。如果用戶在光伏接入點前，則p＞m＞0。因為居民用電的功率因數(shù)高且低壓線路電抗低，說明無功功率基本不起作用，則簡化Um的函數(shù)式發(fā)現(xiàn)，接入光伏發(fā)電可提升低壓線路的電壓，且光伏發(fā)電的出力、接入位置、用戶負(fù)荷和線路參數(shù)影響著電壓的漲幅。

1.1.3 算例。以低壓線路負(fù)荷分布情況為例，并結(jié)合參數(shù)計算接入單個光伏發(fā)電后低壓線路的電壓在不同負(fù)荷、線路參數(shù)、接入位置和光伏發(fā)電出力時的變化。

計算得出以下結(jié)論：第一，如果增加光伏發(fā)電的出力，則低壓線路電壓的增幅比接入光伏發(fā)電前更大，并存在逐漸下降、先降后升再降、先升后降三種變化趨勢，且0.065MW為用戶4的最大接入光伏發(fā)電容量；第二，如果接入相同容量的光伏發(fā)電的位置不同，則其會對電壓產(chǎn)生不同的影響，且當(dāng)接入位置與低壓線路的尾端越接近時，電壓的漲幅越大；第三，當(dāng)接入一定容量的光伏發(fā)電后，低壓線路參數(shù)會對電壓的漲幅產(chǎn)生影響，且線路的長度與導(dǎo)線的截面呈負(fù)相關(guān)，與電壓的漲幅呈正相關(guān)；第四，當(dāng)接入一定容量的光伏發(fā)電后，低壓線路的負(fù)荷會對電壓的漲幅產(chǎn)生影響，且兩者呈負(fù)相關(guān)。

1.2 接入多個光伏發(fā)電

如果低壓線路上多個用戶安裝了屋頂分布式光伏發(fā)電，則未安裝用戶的光伏發(fā)電容量計為0。以低壓線路負(fù)荷分布為例，并參考單個光伏發(fā)電接入算例的基本條件。假設(shè)所有用戶都安裝了屋頂光伏發(fā)電，且采用了相同的接入光伏容量，則計算結(jié)果顯示：與平均分散接入相比，在線路尾端集中接入時電壓的漲幅更高，且比在線路初始端集中接入時電壓的漲幅更高[2]。

2 配電網(wǎng)電壓越限的解決方法

2.1 接入單個光伏發(fā)電

方案一：在接入點安裝補(bǔ)償電抗器，可使低壓線路上全部用戶的電壓都在電壓偏差范圍內(nèi)。

方案二：在分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)中，通過安裝電壓源并網(wǎng)的逆變器，可按照并網(wǎng)點的電壓對無功出力進(jìn)行調(diào)節(jié)，以實現(xiàn)對并網(wǎng)點電壓的控制，從而有效解決配電網(wǎng)存在的電壓越限現(xiàn)象。

方案三：儲能裝置可對光伏發(fā)電的剩余電能進(jìn)行吸收，并在陰雨天或晚上發(fā)出電能，從而解決了配電網(wǎng)因接入單個分布式光伏發(fā)電而出現(xiàn)的電壓越限現(xiàn)象。

在安裝儲能裝置前，用戶4在接入光伏發(fā)電后9-17h的電壓＞1.06pu。在安裝了儲能裝置后，同一時間段內(nèi)光伏發(fā)電的出力穩(wěn)定在0.05MW處，且蓄電池吸收了剩余的出力，用于光伏不發(fā)電時使用?？梢姡摰蛪壕€路上每一點在一天內(nèi)的電壓都滿足規(guī)定。

2.2 接入多個光伏發(fā)電

在接入多個分布式光伏發(fā)電后，如果配電網(wǎng)出現(xiàn)電壓越限現(xiàn)象，則可采取以下解決方案：

方案一：在電壓線路的尾端安裝補(bǔ)償電抗器，可使整條線路上的電壓滿足國標(biāo)規(guī)定。

方案二：將中央控制器安裝在低壓線路上，用于采集全部用戶的電壓，然后按照電壓控制目標(biāo)求解得到每一戶逆變器吸收的目標(biāo)無功功率，最后再反饋給每一戶的逆變器實施。假設(shè)每一點電壓控制目標(biāo)為1.0pu，則需要吸收較大的無功容量，可按斜率增加控制線路的電壓，但要按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的最高電壓控制最后一點的電壓及保證每一戶逆變器無功功率吸收量的平均值相等。

方案三：安裝儲能裝置。

在安裝儲能裝置前，用戶8處出現(xiàn)最高電壓，且其在接入光伏發(fā)電后9-17h的電壓＞1.06pu，故要求該時間段內(nèi)每一個光伏發(fā)電的出力控制在5kW，電能共儲存34kW·h及其主要用于晚高峰無光伏出力時段使用。整條線路上每一點的電壓在一天內(nèi)都滿足規(guī)定[3]。

3 結(jié)束語

本文探究了分布式光伏發(fā)電對配電網(wǎng)電壓的影響，并針對配電網(wǎng)電壓越限的現(xiàn)象提出了幾種解決方案，目的是為了促進(jìn)我國分布式光伏發(fā)電事業(yè)的快速發(fā)展，以解決當(dāng)前我國面臨的環(huán)境污染和能源危機(jī)問題。