分布式光伏大量接入对配电网的影响

作者: | 发布日期: 2018 年 04 月 16 日 15:03 | 分类: 新能源知识

随着社会经济发展,能源及环境问题日益引起全社会的关注,可再生能源的开发与利用显得越来越迫切。太阳能光伏发电作为一种可持续的能源替代方式,于近年得到迅速的发展,并在世界范围内得到广泛应用,这其中,分布式光伏应用最为广泛。我国分布式光伏发电发展非常迅猛,但是在将分布式光伏电源大量接入配电网的时候,由于其间隙性、随机性的特点,对配电网系统会产生一定的不利影响。本篇文章主要针对分布式光伏大量接入对配电网的影响进行简要分析。

引言:分布式光伏发电作为新兴的能源利用方式之一,在我国及世界范围内得到了广泛的认可与应用,其不仅具有商业开发的经济性,而且能够带来社会与环境效益,具有良好的发展潜力。电力系统中加入了大量分布式光伏电源,对系统的安全、运行等方面提出了更高的要求,这就需要电力系统相关人员对分布式光伏电源大量接入配电网的影响进行分析和研究,并运用研究结果,将分布式光伏电源接入配电网的影响控制在最低限度,提高配电网对大规模分布式光伏电源的接纳能力和消纳能力。

一、分布式光伏大量接入配电网产生的问题
(一)对配电网电能质量的影响
1.电压
分布式光伏大量接入配电网对电压质量的影响主要表现在两方面:一是电压分布;二是电压波动和闪变。对于电压分布来说,传统的配电网一般呈辐射状,根据基本电路理论,电压将沿馈线潮流方向逐渐降低。分布式光伏大量接入后,潮流流向将发生改变,馈线上功率方向存在很大的不确定性,若接入容量接近该电压等级允许最大建议接入容量(一般400V为200kW,10kV为10MW)时,会对局部电压升高造成较大影响,为保证电网电压正常运行,需要严格监控光伏电站的功率因素。
2.谐波
谐波污染问题是分布式光伏大量接入配电网后一个不可忽视的问题。光伏阵列通过逆变器将产生的直流电转变为交流电,不可避免地会产生谐波。当分布式光伏电源大量接入时,谐波源的数量会显著增加,在电网中可能会产生高次谐波的功率谐振。

(二)对配电网供电可靠性的影响
就传统配电系统而言,系统可靠性指标主要有:系统平均断电频率(SAIFI);系统平均断电持续时间(SAIDI);用户平均断电持续时间(CAIDI);平均供电可用率(ASAI);平均停电不可用率(ASUI)等。这些传统指标可能不能合理反应分布式光伏电源对系统可靠性的影响,需要研究新的可靠性指标。除了评价体系的不完善,对配电网供电可靠性影响较大的还有孤岛效应。

(三)对配电网网损的影响
当分布式光伏电源大量接入配电网时,由于其出力具有随机性和间歇性,必然会对配电网网损产生影响。研究表明,分布式光伏电源大量接入配电网后网损的变化情况,不仅影响配电网的技术指标,而且还会影响配电网的经济指标,因此它将会是今后的重点研究课题。

(四)对配电网安全运行的影响
我国的配电网最为基础的工作条件就是安全运行。不在计划中的孤岛问题若不能够得到有效的解决和预防,就会对配电网的安全运行产生不利影响,严重的还会对相关的工作人员生命财产安全产生威胁。但是依据具体的研究报告显示出,因为光伏电源逆变器本身就带有反孤岛的功能,当大量分布式光伏电源接入配电网中时,在很大程度上保护了工作人员,避免其发生触电事故。因为在配电网中接入大量的分布式光伏电源,就对电力系统中的潮流功率方向造成了转变,这就会造成原先有明确方向的继电保护设施不能够良好的运行,如果电力系统发生故障的话,继电保护设备就不能够有效的对电力系统进行保护,对其安全性有着严重影响。

二、分布式光伏电源接入对配电网电压水平及网损的仿真分析
(一)仿真算例
本文基于IEEE34节点的标准配电系统,仿真分析了分布式光伏电源接入对配电网电压分布及网损的影响。其配电系统网络如图1所示。对分布式光伏电源采用恒功率模型,接入节点按PQ节点处理。


(二)对电压水平的影响
首先,假设该配电系统中光伏的渗透率为定值,分析分布式光伏电源接入不同位置时对配电网电压水平的影响,本文在馈线首端、中间位置及末端分别选取1个节点进行仿真分析。图2为渗透率为80%时分别在节点5,节点10,节点18时的电压分布曲线,其中原始电压曲线为无分布式光伏电源接入时的电压分布。由于延馈线的电压逐步降低,在馈线末端的负荷节点电压经常处于不良状态,接近安全运行下限阈值,负荷高峰期极有可能越限。当各个电源的总出力相等时,其接入位置对线路的电压分布影响较大。节点18的电压分布由于接近电压上限,显然没有节点10的电压分布合理,造成两者差别的原因在于:18节点处分布式电源的接入位置离线路末端更近,此时分布式电源对电压的支撑效果可能会使得节点电压高于系统额定电压,随着分布式电源容量的增大,其对电压的支撑效果越明显,从而使节点电压越高于额定电压,极端情况下甚至会超过送端母线电压。如果末节点的分布式发电退出运行,则线路末端的电压变化幅度将过大。


基于上述分析,不难得出如下结论:
1.从线路电压分布角度来看,分布式电源与系统母线距离越近,对线路电压影响越小;距离越远,影响越大。
2.若分布式电源从系统末端结点接入系统,不利于减小电压变化率,应在线路中间偏末端的一定区域内接入系统。

结语:
随着我国可再生能源发展规划和国家支持光伏发电并网政策的不断出台,越来越多的分布式光伏发电接入配电网,为地区的经济社会发展做出了很大贡献。分布式光伏并网发电的同时,对配电网的安全运行等影响不断增加,因此,研究分布式光伏电源大量接入配电网中的影响有着非常现实的意义。相关部门还应该依照研究的结果对其采取相应的措施,使分布式光伏发电功率充分消纳的同时,配电网能够安全稳定运行。

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