分布式光伏系统接入对配电网电能质量的影响分析

引言：

世界能源结构发生深刻变革和调整，能源转型已成为世界各国实现可持续发展、应对气候变化挑战的有效途径。大型光伏发电系统接入，颠覆了传统能源供给模式，改变了单一性供电的配电网结构，其给配电网的运行控制、保护配置以及电能质量管理等方面带来了诸多新的挑战。良好的电能质量能确保各类电器设备安全、可靠地运行，从而减少设备损耗和减少停电产生的经济损失。当分布式光伏发电系统接入配电网后，因其功率非线性、非周期性和波动，对配电网中的电能质量电压、谐波、频率、三相不平衡造成了不同的影响。长春机场 2.53MW 光伏发电项目顺利并网，项目是利用机场停车场资源，合理利用雨棚 + 光伏板设计，将太阳能转化为电能，为机场运营提供清洁电力。本文重点阐述长春机场 2.53MW 光伏发电项目顺利并网之后对电能质量指标的具体影响。研究探讨分布式光伏接入配电网对电能质量的影响，对实现配电网的安全稳定运行和提高电能质量水平具有重要理论意义和现实作用。

1、分布式光伏系统与配电网基础概述

1.1 分布式光伏系统概述

分布式光伏发电系统是一种安装在用户现场或者是靠近用户侧的一个发电装置，以用户侧自发自用为主、多余电量上网，且在配电系统平衡调节为特征的光伏发电设施。长春龙嘉国际机场作为吉林省重要的航空枢纽，积极响应国家“碳达峰、碳中和”战略目标，推动绿色机场建设。长春机场 2.53MW 光伏发电项目通过利用机场停车场资源建设光伏发电系统，以降低机场运营对传统能源的依赖和减少碳排放，打造清洁能源示范项目。分布式光伏发电系统装置一般由光伏电池板、逆变器、控制器等部分构成。光伏电池板是一种实现能量转换的元件，可实现将太阳能直接转换成直流电；逆变器主要将直流电转换为与电网频率、相位一致的电，实现对其连接的电网电能的接入；控制器是对整个系统的运行做出监控和调节，保证其平稳高效地运行[1]。

1.2 配电网基础概述

配电网是电力系统中直接面向用户的重要环节，它承担着将电能从输电网或发电厂分配到各个用户的任务。配电网起始主要作用是从主要供电线或者是发电中心将电力传输到用户手中。配电网有着多种形式，有辐射状、环状和网状等等。辐射状的构造比较简单，造价比较低，但是它提供的稳定电力不如环状和网状的稳定。环状和网状结构则通过线路的互联互通，有助于提高供电的灵活性和可靠性[2]。

2、分布式光伏系统接入对配电网电能质量的具体影响分析

2.1 对电压质量的影响

当分布式光伏发电系统接入配电网后，其会对电能质量产生严重的影响。由于光伏发电是具有随机性和间歇性，当太阳充足的条件下会产生很大的光伏发电电量输送到配电网，这会导致输入点的电压升高。长春机场 2.53MW 光伏发电项目采用“自发自用、余电上网”模式，光伏电力主要供给 T1 航站楼用电负荷，多余电量并入机场内部 10kV 配电网。在日照充足时段（如正午），光伏发电出力较高，可能导致局部配电网节点电压抬升，影响电网稳定性和用户用电质量。在晚上或太阳光照不足的时候光伏发电近乎为零，如果此时负载过大可能会引起低电压现象。光伏发电的接入位置和规模能影响配网的电压分布情况，若接入点靠近线路末端，会使线路末端电压升高更为明显。供电运维单位可采用加入无功补偿器补充无功功率、更改光伏发电接入位置及接入规模等方式，促使配电网中电压处于合理的范围[3]。

2.2 对谐波的影响

分布式光伏系统中，逆变器等电力电子设备是产生谐波的主要源头。逆变器在将直流电转换为交流电的过程中，逆变器中存在开关设备，通过采用高频率间断开关操作方式导致谐波电流的出现，从而对交流电系统产生电压畸变等负面影响。由于光伏发电的间歇性和电力电子设备的开关特性，可能向配电网注入谐波，影响电能质量。机场内部分电动机因谐波影响，可能会出现振动加剧、噪声增大，甚至因过热导致绝缘老化加速，同时精密电子设备（如通信系统、航显屏等）因谐波干扰出现数据误码、信号失真等问题。供电运维单位可采用滤波器来平滑逆变输出端口或使用具有谐波抑制功能的先进逆变器技术以削弱谐波，减轻对配电站或终端用户设备的不良影响。长春机场 2.53MW 分布式光伏项目采用组串式逆变器并网运行，在提升清洁能源利用率的同时，在项目中逆变器内加装了动态数据采集模块支持同期检测，为谐波抑制提供了数据支持，基于采集到的数据，采用先进的控制算法，如改进的最大功率点跟踪（MPPT）算法、谐波补偿控制算法等，有效减少了谐波的产生。

2.3 对频率质量的影响

分布式光伏系统的出力取决于光照强度，难以像传统发电机组那样根据系统频率进行实时调整。分布式光伏设施一旦在配电网络中的投入规模过大，其输出波动值可能会导致频率波动。频率差异会对特定的对频率敏感的设备造成影响，如电子时钟会因频率不稳定而出现走时不准的问题，同时某些高端精确制造设备也有可能会出现频率的影响，进而导致设备精度下降。为了保证频率质量，供电运维单位可以配置储能系统，利用光伏输出过剩时储存能量并在必要时放电来协助系统频率的调节，从而确保配电网络中的频率质量。

2.4 对三相不平衡的影响

若分布式光伏系统采用单相接入方式，或者三相接入不均衡，其会破坏配电网原有的三相平衡状态。在南方地区存在个别用户私自将单相光伏系统接入配电网现象，系统接入相别分布不均，导致三相电流不平衡度最高达 35% ，远超国家标准 8% 的限值。三相不平衡会使配电变压器损耗增加，从而降低其运行效率，进而缩短设备的使用寿命。电力公司可通过三相不平衡补偿设备对各个相位电流进行平衡，同时也可在规划阶段合理引导用户均衡接入分布式光伏，更好地维持配电系统的三相平衡运行。

结束语

综上所述，随着能源转型进程的加快，长春机场 2.53MW 光伏发电项目实践表明，分布式光伏系统接入配电网在实现清洁能源替代、减少输电损耗、提升能源利用效率等方面具有显著优势，但是也不可避免地对配电网电能质量产生了多方面的影响，包括电压质量的波动、谐波导致的设备损耗与通信干扰、频率偏差影响敏感设备运行以及三相不平衡增加损耗与故障等风险。企业可以采取一些有针对性的措施，包括安装无功补偿装置、配置滤波器、增设储能系统以及采用三相不平衡补偿装置等，以实现分布式光伏系统与配电网的深度融合与协调发展，促进绿色低碳和可靠稳定的现代能源体系建立，为新型电力系统建设提供了重要示范。

参考文献：

[1] 马龙, 周敏. 分布式光伏系统接入对配电网电能质量的影响分析[J].科技创新与生产力 ,2025,46(06):104-107.

[2] 李晔 . 分布式光伏发电接入对配电网电能质量的影响分析 [J]. 大众用电 , 2024,39(03): 35-36.

[3] 孙换春 , 拓行 . 分布式光伏发电接入对配电网电能质量的影响分析[J]. 延安大学学报 ( 自然科学版 ),2018,37(04):32-34.