分布式光伏并网对配电网电能质量的影响研究

引言：

分布式光伏并网在配电网中的渗透率持续上升，其固有的间歇性特性和电力电子设备的广泛应用，对电能质量产生了显著影响。精确评估这些影响并采取有效的优化措施，对保障电网安全稳定运行具有重要意义。基于此，本文分析了分布式光伏并网对电能质量的具体影响，以期为配电网的稳定、安全运行提供保障。

1、分布式光伏并网的技术特性

（1）接入点分散且电压等级低。分布式光伏通常接入在 10kV 或以下配电网，接入点多位于用户端或支路末端。由于馈线结构较为简单、变压器容量有限，其对源侧扰动的感知能力较强，尤其在光伏出力变化剧烈时，电压偏移问题频发。接入点位置的不统一，还导致功率流分布的非线性增强，使潮流调控难度增加。

（2）出力不稳定且不可调节性强。光伏系统受日照强度、云层遮挡、气温变化等气象因素直接影响，发电功率呈现强时变性[1]。这种波动具有短周期频繁和幅度突变等特征，尤其在云团移动频繁的区域，光伏系统出力呈现类随机扰动。在无辅助储能与智能调度支撑的场景下，该类波动直接作用于配电网，易诱发电压闪变、频率偏移等运行异常。

（3）并网接口受限于逆变器动态性能。分布式光伏通过并网逆变器实现交流注入。逆变器的控制逻辑、多环节滤波和载波调制机制，在稳态下可维持一定并网质量，但在动态响应、过渡过程及系统扰动下，其弱阻抗特性易引起低频振荡及高频谐波的放大传播。

2、分布式光伏并网对配电网电能质量的影响

2.1 分布式光伏并网对电能质量的积极影响

分布式光伏的规模化接入，对配电网电能质量亦展现出显著的优化潜力。其正向影响主要体现在降低供电压力、缓解电压波动、改善局部功率因数等方面，体现出分布式发电的本地性特征对中低压配电网运行状态的积极反馈。

在供电负荷局部平衡方面，分布式光伏在用户端附近就地发电，其输出可被邻近负荷直接消纳。这种供用耦合关系显著降低了线路两端的有功功率输送需求，进而使导线电流下降，线路压降减小。实际监测数据显示，光伏发电接入后，在用电高峰期间，变压器次侧电压下滑幅度减少约 10%～15% 。这一变化对配电网末端电压稳定性尤为关键，特别在农村长线路区域表现突出，极大缓解了末端欠压问题。

电压波动频率也呈下降趋势。由于光伏系统具备一定的逆变控制能力，其输出可依据局部电压变化进行自适应调整。在光照平稳的条件下，光伏系统形成较为恒定的电压支撑，有助于抑制受负荷突变引起的短时电压起伏，增强供电连续性。部分采用 PQ 控制策略的逆变器还可根据调度指令执行微量无功支撑，提升节点电压裕度。这在电压等级较低、集中负荷多的配电变压器负载侧具有直接效益。

从功率因数角度分析，在高功率因数运行模式下，部分光伏逆变器可主动提供无功补偿，缓解感性负荷集中区域的无功不足问题。实验数据显示，在典型住宅小区内配置光伏系统后，平均功率因数上升，有效降低了因无功流引发的电能损耗和电压跌落[2]。

在谐波管理层面，光伏逆变器本身具备一定滤波能力，对低次谐波有抑制作用。通过设计合理的滤波器与控制策略，逆变器输出可维持较低总谐波畸变率，甚至在部分系统中起到谐波吸收器作用。在一些低压台区，原有因非线性负荷引起的 3 次与 5 次谐波问题，在光伏并网后表现出一定程度的缓解趋势，体现逆变器对背景谐波环境的动态响应能力。

2.2 分布式光伏并网对电能质量的潜在威胁

尽管分布式光伏具备一定的电能质量改善能力，但也面临着一些问题。

光伏系统具有间歇性和不可调度性，在出力剧烈变化时，电压将出现快速波动。尤其在云团遮挡频繁或区域气候复杂的场景中，节点电压变化速率远超逆变器调节响应速度，极易触发电压闪变。此外，分布式逆变器在满功率运行状态下无余量提供无功支撑，造成部分支路电压调节能力失衡，进而引发过压或欠压风险。

在谐波层面，若多台逆变器使用统一开关频率且同步运行，可能形成谐波叠加，导致谐波电流在馈线中放大传导。而且，逆变器存在滤波器老化或参数漂移问题，致使其抑制性能随时间降低，间接加剧背景谐波环境。

3、优化分布式光伏并网对配电网电能质量的影响的措施

3.1 构建电压主动调控机制

分布式光伏系统在短时间尺度内出力大幅变动，易导致节点电压剧烈波动。缓解此类问题，需在控制、响应与协调三个层面形成闭环调节体系。

控制层面，应明确逆变器工作模式与电压调节职责边界。在设备设计初期，为其配置具备快速响应能力的电压电流双环控制器，并引入扰动识别机制，缩短从扰动感知到功率调整之间的响应链。部分工况中，可适配虚拟惯量控制模块，在电压变化初期提供惯性支撑，平滑响应曲线，缓解瞬时冲击。

在响应层面，需建立以区域为单元的电压协同控制架构。将不同接入点的逆变器划分为独立控制组，依据电压趋势变化联合调节输出功率。此类局部协同机制应与配电自动化系统联动，实现分布式光伏之间的信息共享 [3]。除逆变器外，可在末端布置小容量无功补偿设备，增强调压弹性，使调节能力覆盖整个馈线。

在协调层面，电压管理需要前置至配电规划阶段。评估节点位置对电压稳定性的影响，限制光伏系统集中接入于末端支路或电压裕度不足区域。对历史越限频发点，应设定接入容量门槛，避免局部超饱和运行。同时，结合负荷预测与光照模拟结果，构建高精度日内调压预案，提前设定功率缓冲带，提高调度策略的前瞻性。

3.2 建立分层消扰结构

逆变器在高频开关过程中所产生的谐波电流，会在配电网中形成非线性干扰场。为此，建议在发源、传导与吸收三个路径上分别采取技术措施。

从发源角度看，需要引导光伏设备厂商在逆变器设计中采用交错型载波调制方式，避免统一频率运行带来的谐波堆积。在电网接入审查环节中，明确不同设备之间应具备谐波频谱差异性作为前置条件，以技术准入限制谐波频率叠合。在传导路径上，建议在主干支路间布设谐波隔离节点。该节点由限流电抗器与滤波电容组成，可有效抑制谐波沿线路反向扩散。在多馈线互联的配电区域，应构建谐波阻断分区，划分干扰传播边界，避免不同区块间的谐波耦合。在吸收末端，则应配套安装可调式有源滤波模块。与传统固定频率滤波器不同，该模块可依据实时谐波监测数据，调整工作频点，以匹配背景干扰谱线。滤波控制策略应具备在线更新机制，能够根据负荷结构变化动态优化参数，保证设备在长期运行中仍具高效滤除能力。

结语：

分布式光伏具备显著的正向调节潜力，在提升电压支撑能力、改善功率因数及缓解潮流压力方面展现出良好性能。然而，在调控策略未完备、电网支撑能力不足的条件下，其带来的电压越限、谐波叠加与不平衡扩散等问题亦不可忽视。未来研究可进一步拓展至多能源耦合条件下的综合电能质量评估，探索储能系统、柔性负荷与主动调控手段之间的协同机制，为实现源网荷协同运行提供数据支撑与技术依据。

参考文献：

1. 赵政洲 , 郑天 . 分布式电源并网对配电网电能质量的影响 [J].光源与照明 ,2024,(06):174-176.2. 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):104-107.3. 王刚 . 分布式光伏接入对配电网电能质量的影响 [J]. 光源与照明 ,2025,(03):163-165.