李泽龙

摘  要：配电网由于光伏发电系统的接入使其结构发生了变化，若不采取措施，原有配电网的电压指标、电流谐波含量、电网频率均会受到影响。电网若长期处于不正常运行状态下用电设备和电网以及供电安全将得不到保障。所以需要对光伏并网发电后对电能质量的影响进行分析，既要保证电网及用电设备的安全运行，又要使用户日益增长的的用电需求得到保障。

关键词：光伏并网发电;配电网电能质量;影响

1光伏并网发电对配电网电能质量的影响

1.1孤岛效应

当光伏发电系统接入配电网后，可能会产生影响电能质量的孤岛现象。当配电网运行发生故障时，会使光伏发电系统与输配电网络断开联系，引发继电保护工作，使光伏发电系统处于独立运行状态，只能依靠自身供电。在孤岛拓扑结构中，投网开关断开，光伏发电系统与配电网进入孤岛状态，导致配电网的负载瞬间超出光伏发电系统的发电功率，进而导致光伏并网系统运行崩溃。此外，孤岛效应还会导致配电网三相负载欠相供电，干扰继电保护装置稳定运行;损害配电网中的电气设备;引发配电网线路反送电，增大电网运维人员的作业风险;在配电网故障消除且光伏发电系统接通配电网后，会造成电压相位不同步，出现浪涌电流，对光伏系统产生重大影响，可能会出现跳闸现象。

1.2直流分量

通常光伏并网发电系统发生短路故障时短路电流通常包括直流分量、工频周期分量以及其他频率的周期分量。直流分量严重时会使变压器产生偏磁，甚至严重影响电力设备的运行。直流分量随时间会逐渐衰减。直流分量发生对配电网电能质量的影响不容忽视。理想情况并网逆变器输出的电压电流波形都是标准正弦波。在工程实际中，直流分量注入大小已经是检验光伏发电装置好坏的一个重要指标。逆变器输出电流中的直流分量可以分成可控型和不可控型两类。（1）可控型：以电压型逆变器为研究对象，要求同一半桥上下两开关管不得同时导通或者关断，因此需要合理设置死区时间。此时逆变器中功率开关管开通和关断电路时会存在时间上的延迟，导致原来两个互补工作的开关管不再完全互补。从而直流分量就会出现在逆变器的输出电压和输出电流中。此外，控制电路电路的零漂特性及基准信号的直流偏置等也会导致其输出电流产生直流分量。这种类型的直流分量是通过方法可控的。比如减小死区等。（2）不可控型：与理想情况不同，逆变器中各个开关元器件的动静态特性不能保持完全一致，且线路阻抗也不能保证完全对称，这些因素都是不可控的。

2光伏并网发电对配电网电能质量影响的解决

2.1孤岛效应检测

发生孤岛效应后，除电网电压和电流突变外，系统频率也会发生突变，电网因不能长时间处于不正常运行状态，故容易引起电网崩溃。故及时且有效对孤岛效应进行检测是十分必要的。一个可靠的反孤岛方案需满足以下两点：（1）因为孤岛系统的组成方式不同，可能是由光伏发电和负载组成的，也可能是水力发电和负载组成的，因此反孤岛方案应满足不同组成方式下的孤岛效应的检测需求;（2）必须在允许的时间范围完成对孤岛效应的检测（反孤岛方案须使检测系统进行重合闸之前切断与输配电网间的联系）。市场上现有的针对大型光伏并网逆变器的反孤岛策略大致分为两类：第一类依靠无线通信技术的特点实现对孤岛效应现象的发生进行检测，称该策略为即基于通信的反孤岛策略;第二类主要依靠并网系统中检测到的异常变化的电信号实现检测功能，称该策略为局部反孤岛策略。它分为主动式检测和被动式检测两种。被动式检测通过测量并网系统的电信号（电压、频率）的检测结果是否满足正常运行条件下的电能质量标准从而判断是否发生孤岛效应。被动检测的缺点是会产生一定范围的检测盲区，影响了检测的准确性。主动检测通过向电网注入扰动的方式，比如主动注入电压分量和频率分量的形式，进而检测扰动注入后并网系统的电信号是否满足正常运行条件下的电能质量标准从而判断检测超过标准来判断是否发生孤岛效应。与被动式检测相比，主动检测不可检测区减少，但是由于注入扰动，对电网电能质量的影响有所增加。

2.2电压调整

在光伏发电系统接入配电网后，需要对大规模的并网系统采取调压策略，以满足配电网在电压大幅度增加时的稳定运行需求。（1）光伏逆变器自动调压。并网电压调整不能仅依靠配电网中的电压调节器、有载变压器，还需要发挥光伏逆变器的自动调压功能，确保达到最佳调压效果。使用光伏逆变器调压无须增设调压设备，其自身自带有功、无功调节功能，仅需在光伏发电系统接入节点处调压即可。但是，在光电发电系统接入点较复杂的情况下，光伏逆变器自动调压受到一定限制，很难发挥调压作用。一般情况下，容量超过500kW的逆变器能够正常发挥无功控制能力，而对于容量不足500kW的逆变器需要采用其他调压策略。（2）配电网结构调整。配电网结构主要包括环网型、辐射型和花瓣形，其中辐射型配电网具备电压调整功能，能保证电能质量。辐射型配电网可以在远离主变压器的末端增加投切设备，改变配电网输电结构，保证供电的稳定性。同时，配电网接线结构调整还可以减小等效阻抗，提高输电线路电压。此外，在运用配电网结构调整方法保证电能质量时，要重视成本控制，目前这种调压方法仅适用于I类用电户的电能质量治理。（3）有载调压变压器。有载调压变压器在分接开关处设置多组变压器绕组分接头，其工作原理是通过调整变压器的绕组实现对次级绕组电压的有效调节。当前，常用的有载调压变压器类型为串联式补偿调压变压器，其借助开关器组成逆变器供电，可以调节控制连续持续输出的电压，具备调压精度高、调节速度快的优势，可以在光伏发电系统并网中推广应用。

3结束语

光伏并网发电实现了将太阳能转换为符合配电网要求的电能质量，且减少了对传统能源的消耗。然而，光伏并网发电会对配电网电能质量产生影响。如最大功率跟踪控制方法的不同会对并网点电压、电流及功率的波动及电流谐波畸变率产生影响，孤岛效应发生后配电网的功率分配问题，还有包括并网过程产生的直流分量、三相不平衡現象等均会导致配电网电能质量相应指标发生改变。本文多方位、多角度对光伏发电系统并网后对配电网电能质量的影响进行研究和论证。

参考文献

[1]朱士加，邵华，樊会丛，赵建华，周雪松，赵健.基于最优电压控制的变环境条件下光伏系统最大功率点跟踪策略[J].电力系统及其自动化学报，2020，32 （02）：125-132.

[2]王宇鹏.分布式光伏发电系统对配电网电压稳定影响的研究[D].沈阳：沈阳农业大学，2020.