赵洪洁

摘 要 分布式光伏发电并网系统电压稳定性研究工作对于分布式光伏发电并网系统的可靠运行具有重要意义。本文首先对分布式光伏发电并网系统作出阐述，明确系统组成以及具体系统结构，然后利用软件展开模拟仿真分析工作，进而明确电压稳定性影响因素，希望可以对业内起到一定参考作用。

关键词 分布式 光伏发电 并网系统 电压稳定性

中图分类号：TM615文献标识码：A

在社会经济的发展进程中，能源形势严峻化现象日益严重，为保证人类生态环境稳定性，需要对可再生能源、清洁能源予以充分应用。在此背景下，太阳能光伏发电技术应运而生，现阶段，该技术已经成为太阳能应用的重要方式。

1分布式光伏发电并网系统

1.1光伏发电系统组成

光伏发电系统组成部分主要为汇流器、光伏电池板、蓄电池以及逆变器，通常情况下，单块电池板并不能将电流、电压直接提供至逆变器，无法让用户得到380/220V交流电，因此，通常采用串并联方式连接光伏电池板，利用汇流器汇总光伏电池板发出电能，让逆变器得到充足电能供给。与此同时，受运行时间的延长，输出功率稳定性可能会受到影响，因此，需要将储能设备应用在光伏发电系统中，如电网、蓄电池，如果光伏电池输出功率相对较高，那么利用蓄电池可以储存多余能量，并在电网输送。

1.2分布式光伏发电系统结构

1.2.1独立发电系统

独立发电系统具有运行独立性，一般情况下，该系统可以对边缘地区供电，让医院冷藏系统、家电照明系统、供水系统等系统设备得到有效运行，独立光伏发电系统的应用可以让边远地区一直存在的供电问题得到有效解决，但就目前来看，如果环境温度发生变化、光照强度发生改变，其输出特性可能会有变化存在，其系统运行稳定性可能会受到影响。需要对其制定定期维护策略，因此，该系统所需维护投入成本相对较高。

1.2.2并网发电系统

并网发电系统可以和电网互相连接，可以让电网得到电能输送，现阶段，并网光伏发电系统同样得到了广泛应用。利用汇流设备，光伏阵列可以转移至逆变器，逆变器可以转换光伏所发电能为接入点公用电网一致频率、电压以及相位电能。在并网发电系统中，需要保证逆变器具有电能形式转换功能，同时应具有防逆流功能、防孤岛功能。在光伏电站中，需要根据接入点差异性将其划分为差异化电压等级接入方式以及多途径发电方式。和独立发电系统相比，并网发电系统设备及控制系统要求相对较高，在并网发电系统中，蓄电池主要为公用电网，并网光伏系统的建设可以让光伏电站建设成本得以降低。

2分布式光伏发电并网系统电压稳定性研究

分布式光伏发电并网系统电压稳定性主要指的是分布式光伏发电并网系统在受到小扰动、大扰动后，系统电压依然可以维持、恢复标准范围内，不会有电压崩溃情况产生。系统电压稳定性直接决定了并网系统中各个设备运行正常性。通常情况下，就380V三相异步电动机而言，其工作电压需要保证在额定电压？%范围，如果电动机超过此范围运行，就会产生绕组过热现象，如果此现象较为严重，就会出现烧毁情况。

2.1模型构建

在本文中，主要利用PSCAD/EMTDC电力系统电磁暂态仿真软件构建分布式光伏电源接入低压配电网模型，在具体应用中，使用软件标准库中无光伏阵列元件，可以利用模型开展仿真分析工作。在发电系统模型并网接线中，L1电阻、L2电阻分别为0.032 、0.064 ，电感分别为0.00016H、0.00032H。在配电网系统中，其终点电压是0.4kV。在三相光伏发电系统中，主要构成部分为Boost升压电路、光伏阵列以及逆变器，使用扰动观测法，应用最大功率点跟踪可以控制逆变器有功功率，可以让电池工作保持在最大功率点，让光伏有功处理波动性得以减少。

光伏电源与配电网是负荷消耗有功功率、无功功率的主要来源，设负荷单相额定有功功率为P0、无功功率为Q0;负荷电压为V;负荷额定电压为V0;有功功率-电压指标、无功功率—电压指标分别为NP、NQ;有功功率-频率指标、无功功率-频率指标为KPF、KQF。那么功率表达公式为：

结合公式（1），在本文中，主要为恒定功率模型，即NP、NQ、KPF、KQF为0。

2.2仿真分析

2.2.1负荷P-V曲线

在系统中，设定1500W/m2光照强度与30℃环境温度，恒定0.85负荷功率因数，Q为0.62P。通过对负荷额定有功功率值予以增大，利用PSCAD开展动态仿真工作，并对数据信息予以记录，可以得到相应的的负荷P-V曲线。伴随着负荷有功功率的提升，可以发现电压逐渐降低。而在电压小于额定电压80%的条件下，可以发现负荷恒定功率模型向恒定阻抗模型自动转化，恒定阻抗负荷并没有电压稳定异常现象。在有功功率是0.161MW时，在实际消耗中，三相有功功率与电压分别为0.485MW、342V。在符合额定有功功率超过额定电压90%后，整体系统电压稳定性会受到不利影响。

2.2.2環境温度变化

在保证光照强度变化等系统条件一致下，在系统得以运行后，从30℃环境温度提升至50℃环境温度，可以得到光伏电源有功出力与负荷母线电压变化曲线情况，如图1所示。

通过对此情况进行观察，可以发现光伏电源有功出力会受到温度变化的影响，其具体影响表现为有功出力减小，但就负荷母线电压而言，其并没有受到温度变化的影响。

2.2.3光照强度变化

在系统运行中，设定负荷额定功率与电压稳定限定值接近，设定1500W/m2的光照强度与0.15MW的单相额定有功功率，并设定30℃环境温度，在系统得到稳定运行后，可以测定发现其具有345.6V的负荷电压。在具体运行中，发现光照强度突然降低至0，通过观察负荷母线电压与光伏有功出力变化曲线，可以发现光伏电源有功出力突然降低至0，负荷母线电压降低，在配电网支持下，其电压得以恢复，约在339V保持稳定。若是太阳光照恢复不及时，考量到339V要比额定电压90%数值小，那么依照电压失稳实用判据，可以发现负荷母线电压有失稳情况，无法让用电设备运行稳定性得到保证。

2.2.4短路故障情况

为探究电压稳定性受到短路故障的影响，在系统中可以设定光照强度变化与其他各个条件一致，现设定在系统运行2S后，设定负荷母线A相有瞬时单相接地短路现象出现，其短路故障有0.05s持续时间，对负荷母线电压以及光伏电源有功出力情况变化进行分析，发现在短路故障出现时，在故障期间内，光伏电源有功出力短暂激增，在故障消除后，有功出力也变得正常，但和故障发生前相比，其出力有降低现象。就负荷母线电压而言，在故障期间内，其电压跌至0.292kV，在故障消除后，电压得以迅速恢复，和故障前基本一致。在仿真测试中，发现即使三相短路十分严重，负荷电压稳定性的恢复速度依然相对较高。

2.3结果讨论

结合上文，通过模型构建与仿真分析，可以得出结果为：

（1）利用P-V曲线，可发现负荷电压与负荷有功功率具有反比关系，功率上升、电压下降，可以让电压稳定限定值条件下负荷额定功率值得出，利用此功率值，可以对系统负荷投入进行有效安排;

（2）负荷母线电压以及光伏电源有功出力会受到环境温度变化的影响;

（3）在電压稳定限定值接近处设置负荷电压时，系统运行中，光照强度如果突然降低至0，那么光伏电源不会有有功功率发出，因配电网的支撑作用，负荷母线电压可以得到有效恢复，但是其恢复后电压值要比电压稳定限定值低，依照具体数据信息，发现设备不能保持最初完全正常工作状态，负荷电压稳定性会受到影响;

（4）在系统有短路故障出现时，分布式光伏发电并网系统中短路故障消除后，负荷母线电压可以得到迅速恢复，由此可以判定，针对短路故障，系统本身具有较强的稳定电压能力。

3结束语

综上所述，通过构建模型、仿真分析，可以发现分布式光伏发电并网系统电压受到短路故障影响相对较小，而受到环境温度变化影响、光照强度变化影响较大，因此，在日后的光伏发电并网系统研究中，需要对此类内容的研究工作予以高度重视，保证系统运行平稳性。

参考文献

[1] 李晨政，孟涛，王伟，张海锋，王迪.含分布式电源的配电网优化配置研究综述[J].电气开关，2017（03）.

[2] 邸忆，顾晓辉，车龙，刘亚雷.基于改进EEMD及能量特征的战场目标识别方法[J].电子测量与仪器学报，2017（06）.

[3] 张丁，王颂凯，安源，王浩，丁航.基于电压波动的并网光伏系统对电能质量的影响[J].电网与清洁能源，2017（04）.