分布式光伏发电对配电网电压的影响及调控

一、引言

在全球能源危机和环境污染日益严重的背景下，可再生能源的开发与利用成为了当今世界能源领域的研究热点。分布式光伏发电以其清洁、环保、可再生等优点，在配电网中得到了广泛的应用。分布式光伏发电系统通常由光伏阵列、逆变器、控制器等组成，通过将太阳能转化为电能，并直接接入配电网，实现电力的就近消纳和利用。然而，由于分布式光伏发电具有随机性、间歇性和波动性等特点，其接入配电网后会对配电网的电压产生一系列的影响，如电压升高、电压波动和闪变等问题，这些问题不仅会影响配电网的电能质量，还可能对电力设备的安全运行造成威胁。因此，研究分布式光伏发电对配电网电压的影响及调控策略，对于保障配电网的安全稳定运行，提高分布式光伏发电的利用效率具有重要的现实意义。

二、分布式光伏发电对配电网电压的影响机制

2.1 电压升高问题

配电网在正常运行时，电压沿馈线潮流方向逐渐降低。当分布式光伏发电系统接入配电网后，若光伏电源的出力大于本地负荷需求，多余的电能将向电网倒送，导致馈线上的传输功率减少，从而使沿馈线各负荷节点处的电压被抬高。电压升高的程度与接入光伏电源的位置及总容量大小密切相关。通常情况下，若光伏电源接入位置靠近馈线末端，且容量较大时，接入点的电压很可能会越过上限，导致电压超标。例如，在某实际配电网中，当在馈线末端接入容量为 1MW 的分布式光伏电源时，接入点电压升高了约 5% ，超出了正常电压范围。

2.2 电压波动和闪变问题

由于太阳辐照度的变化具有随机性和间歇性，导致分布式光伏发电系统的出力也随之波动。当光伏电源出力发生变化时，会引起配电网中功率的不平衡，从而造成局部配电线路的电压波动和闪变。若电压波动和闪变与负荷改变叠加在一起，将会引起更大的电压波动和闪变。如在多云天气条件下，太阳辐照度频繁变化，导致分布式光伏电源出力在短时间内大幅波动，使得配电网中某些节点的电压波动幅度超过了规定限值，影响了用户的正常用电。

2.3 三相电压不平衡问题

在分布式光伏发电系统中，由于各相光伏阵列的安装位置、光照条件等存在差异，可能导致各相光伏电源的出力不均衡，从而引起配电网三相电压不平衡。三相电压不平衡会使电力设备产生额外的损耗，降低设备的使用寿命，同时还可能影响一些对电压平衡性要求较高的用电设备的正常运行。例如，在某分布式光伏发电接入的配电网中，由于三相光伏电源出力不平衡，导致部分三相异步电动机出现振动加剧、发热严重等问题。

三、分布式光伏发电对配电网电压影响的调控策略

3.1 优化分布式电源接入位置和容量

在规划分布式光伏发电系统接入配电网时，应充分考虑配电网的结构和负荷分布情况，通过合理选择接入位置和优化接入容量，减少对配电网电压的影响。可利用潮流计算等方法，分析不同接入位置和容量下配电网的电压分布情况，选择电压影响较小的接入方案。例如，优先将分布式光伏电源接入负荷中心附近，这样既可以满足本地负荷需求，减少功率传输损耗，又能有效降低对电压的影响。同时，根据配电网的承载能力，合理控制分布式光伏电源的接入容量，避免因容量过大导致电压问题。

3.2 采用无功补偿技术

无功功率的合理补偿可以有效改善配电网的电压质量。对于分布式光伏发电系统，可以通过在光伏逆变器中增加无功补偿功能，使其在发电的同时能够根据电网电压情况，动态调整无功输出，维持电压稳定。当配电网电压过高时，光伏逆变器可吸收无功功率，降低电压；当电压过低时，

逆变器输出无功功率，提升电压。此外，还可在配电网中安装静止无功补偿器（SVC）、静止同步补偿器（STATCOM）等无功补偿装置，对系统无功进行统一调节，提高电压稳定性。例如，在某配电网中安装了 STATCOM 后，电压波动范围明显减小，电压合格率从原来的 85% 提高到了 95% 以上。

3.3 实施电压调节装置

在中低压配电网络中设置有载调压变压器和电压调节器等调压设备，能够根据配电网电压的变化自动调整变压器分接头位置或输出电压，将负荷节点的电压偏移控制在符合规定的范围内。有载调压变压器可在带负荷的情况下调整电压，适应分布式光伏发电系统出力变化带来的电压波动。电压调节器则可对特定线路或区域的电压进行精细调节，提高电压质量。例如，在某分布式光伏接入的配电网中，通过安装有载调压变压器，并结合电压调节器的协同工作，有效解决了电压越限问题，使配电网电压始终保持在正常范围内。

3.4 应用智能电网技术

借助智能电网中的先进技术，如分布式能源管理系统（DEMS）、广域测量系统（WAMS）等，可以实现对分布式光伏发电系统和配电网的实时监测与控制。DEMS 能够根据分布式光伏电源的出力预测、配电网负荷变化以及电压等信息，优化调度分布式电源和储能设备，实现电力的合理分配和电压的稳定控制。WAMS 则可实时采集配电网各节点的电压、电流等数据，为电压调控提供准确依据。通过智能电网技术的应用，能够及时发现并解决电压问题，提高配电网的智能化水平和运行可靠性。例如，某地区在建设智能电网后，通过 DEMS 和 WAMS 的协同运行，有效降低了分布式光伏发电对配电网电压的影响，提升了配电网的整体运行性能。

四、案例分析

以国网为例，该配电网中原有负荷较为稳定，电压运行状况良好。随着分布式光伏发电的快速发展，大量分布式光伏电源接入该配电网。在接入初期，由于缺乏合理规划和有效调控，配电网出现了较为严重的电压问题，如部分节点电压升高超过 10% ，电压波动频繁且幅度较大，严重影响了用户的正常用电和电力设备的安全运行。

首先，对分布式光伏电源的接入位置和容量进行了重新优化调整，将部分位于馈线末端且容量较大的光伏电源转移至负荷中心附近，并根据配电网承载能力，削减了部分区域的光伏接入容量。其次，在光伏逆变器中增加了无功补偿功能，并在配电网关键节点安装了 SVC 和有载调压变压器。同时，建立了分布式能源管理系统，实现了对分布式光伏电源和配电网的实时监测与智能调控。

五、结论

分布式光伏发电作为一种重要的可再生能源利用形式，在配电网中的应用越来越广泛。然而，其接入给配电网电压带来的影响不容忽视。通过深入分析分布式光伏发电对配电网电压的影响机制，包括电压升高、电压波动和闪变以及三相电压不平衡等问题，并提出相应的调控策略，如优化分布式电源接入位置和容量、采用无功补偿技术、实施电压调节装置以及应用智能电网技术等，能够有效降低分布式光伏发电对配电网电压的影响，提高配电网的电能质量和安全稳定运行水平。

参考文献

[1]李清然，张建成.含分布式光伏电源的配电网电压越限解决方案[J].电力系统自动化，2018，（22）.

[2]方景辉，温镇.分布式光伏就地自适应电压控制策略研究[J].电力系统保护与控制，2018，（23）.