1、3国网江西省电力有限公司抚州市东乡区供电分公司
2国网江西省电力有限公司进贤县供电分公司
摘要：虽然近几年各项高新技术得到了极大的提升，但是在某些部分还存在需要优化的地方，例如分布式光伏的接入在机电保护和系统规划等方面会给电网造成一定的影响和麻烦。为此，文章主要从电能质量的角度，探讨分布式光伏发电的用户侧并网产生的电能质量问题及目前常用的管理方法，并探讨在智能电网构架下，分布式光伏发电并网电能质量的研究方向。
关键词：分布式；光伏；电能质量
经济的稳步增长，改善了人们的生活水平，当前互联网化和智能化的如火如荼发展，催使人们对电力的依赖与日俱增。而传统能源短缺和对环境保护的迫切要求使电力系统在扩大完善原有的大电网集中供电的同时，更应该不断开发利用新能源，加强可再生能源的利用，形成大电网与分布式电网相结合的新型供电模式，这种模式符合可持续发展道路。相对于传统能源，新能源包括光伏电源在内普遍具有污染少、储量大的特点，这对减少环境污染，应对能源短缺等问题有着天然优势。目前，就分布式光伏发电技术运用并成功并网运行的项目越来越多。然而，尽管分布式光伏发电技术有诸多优点，但接入大电网运行后给电能质量和电能调度运行带来了不小的挑战。
1 分布式光伏电源对电网电能质量的影响
当期分布式光伏发电运行方式较多的是与公用电网并网运行，中小型光伏电站多数利用建筑屋顶来建设，就近接入安装地原有配电网实现并网运行，这样就相当于在原有配电网另一端接了一个小电源，形成市电与光伏电源并列为负荷供电的供电形式。分布式光伏系统并网所产生的电能质量问题主要包括谐波、电压波动、闪变等，影响有功及无功潮流、频率控制等特性。由于光伏发电受天气、环境温度、安装位置、倾角和朝向等因素影响，输出功率会有所变化，变化率最大时甚至超过额定装机的10%，因此产生了发电量的不稳定问题，会影响对馈入电网的谐波。光伏并网的关键设备逆变器的质量与光伏发电馈入电网的电能质量也密切相关。目前，为最大利用逆变器容量和使其得到最大发电量，厂家会将并网逆变器的功率因数设定在一个较高的数值，如0.99。经验表明，逆变器长时间高功率因数运行会对电网稳定造成威胁；在当逆变器输出轻载时，谐波会明显变大，在 10%额定输出以下时，输出电流的总谐波畸变率甚至会达到 20%或更高。分布式光伏系统并网对电压波动的影响要看具体情况，当分布式光伏与负荷协调运行（负荷与光伏发电量保持同步变化）时分布式光伏将对电压波动超抑制作用，当分布式光伏系统与负荷不协调运行时会使并网点系统的电压波动更加严重。如果并网点位置、容量和控制不合理，则会使配电网电压的调整难度增大并使其发生波动。现实运行项目中，负荷用电与光伏发电同步变化的情况较少，反之不协调运行情况较为多。
2 分布式光伏用户侧并网处电能质量管理
目前并网方式较多的用户侧内部配电网接入的分布式光伏电站而言，因其电量为就近生产就地消纳，靠近负荷侧，这样并网电能质量直接影响着用电负荷，所以对用户侧内部配电网接入的分布式光伏电源的并网电能质量管理是非常有必要的。针对上述关于分布式光伏电源用户侧并网对电能质量影响的问题，可以有以下几种解决之道。
2.1可以通过对逆变器的调整能达到谐波抑制的目的，主要方案包括将多台逆变器并联运行的“群控技术”和在逆变器中使用交流滤波器的“综合补偿控制”。由于群控时对各逆变器的直流侧进行并联，提高了直流侧的容量，通过协调控制可以使只有有限台逆变器工作，可使最小数量逆变器工作在较高效率区，从而提高逆变器发电功率、降低谐波含量。而综合补偿控制是在实现有功/无功功率控制的同时，抵消产生的谐波分量。
2.2可以直接改变逆变器本身，采用先进的设计技术，最大限度抑制输出电流谐波，可采用选择先进的拓扑结构（如 L-C 或 L-C-L）、电感和电容参数的优化设计、控制算法和 PWM 驱动方式的改进、提高内部采样精度、精准化设备运算精度等技术手段。
2.3加装自动解列防孤岛装置，要是用来防止电网出现孤岛效应。孤岛是一种电气现象，发生在一部分的电网和主电网断开，而这部分电网完全由光伏系统来供电，孤岛会损害公众和电力公司维修人员的安全和供电的质量，因此在光伏电站中一定要配备防孤岛装置。这种装置主要适用于110KV、66KV、35KV、10KV及低压380V光伏电站的小电源并网供电系统，在发生孤岛现象时,可以快速切除并网点.使本站与电网侧迅速脱离，从而保证整个电站和相关维护人员的生命安全，防孤岛保护装置具有过电压、低电压、频率过高、频率过低、逆功率、外部联跳、频率突变等保护等国网标准的保护功能。
2.4加装电能质量监测装置。对于电能质量的检测，需要了解被测对象的特征、测量的依据、测量的内容及测量的相关信息，以此来找到合适的测量模型和测量方法。其中电压电流的有效值，有功、无功、视在功率都是一些基本电量参数，通常这些参数的测量都是计算其他参数的基础。此外，还要测量频率偏差，闪变，三相不平衡度和谐波。其中对谐波的测量常用的是傅里叶分析理论，求出所要求得的谐波的幅度和相交。
3 智能电网为分布式光伏并网提供保障
智能电网是社会经济发展的必然选择。智能电网的发展重点任务之一，就是提高用电侧的智能化，通过为各种分布式电源提供灵活接入的动态平台，为能效和用户需求侧管理提供智能化管理控制平台等方法，解决分布式电源供电安全和可持续发展问题。我国的智能电网，可以及时便捷地采集与响应电源侧和用户侧的多元化需求，促进分布式电源的良好发展。我国智能电网具备自愈技术，可快速定位故障并采取相应保护措施，快速恢复停电区域的供电，能够满足分布式发电接入对故障定位、隔离和恢复供电提出的挑战。在分布式光伏电源的接入上，智能电网发挥着重要的作用，它能够更加灵活地调配新能源入网，在保证电网安全的前提下，最大规模地利用新能源。
4对并网的无功补偿列举计算
4.1 案例背景
某20MWp并网光伏系统，由20个1MWp子系统组成。电气设备包括：40台500kW 逆变器；20台0.27/35kV 变压器(S11-M型)。
4.2 线路参数如下表
4.4.2案例分析
按照GB/T29321-2012要求，在采用35kV电压等级并网时，并网点电压允许偏差：±7%。案例中无功补偿容量的范围,容性：2086.95～2401.12（kVar）；感性：768.31～883.97（kVar）。理论上，为了保证系统并网点电压的问题，降低对电网扰动甚至避免潜在的脱网风险，案例可选用容量为 2.5MVar成套静止无功补偿设备（SVG)作为独立的无功补偿装置，即可满足系统对无功补偿的需求。
5 结束语
要快速提升分布式光伏并网的电能质量，电网企业需快速加强电能质量评估和并网调试的检测及验收，制定更完善的标准及规范。对于并网引起电能质量污染的项目，提出配套建设相应治理装置，并在并网后开展电能质量实时监测，加强并网处电能质量管理。分布式光伏发电作为新型环保能源，在其蓬勃发展的情况下，越来越多的光伏接入电网运行，也会对电网的动态电能质量问题产生影响，需要得到广泛关注和重视。另外，研究分布式光伏接入电网的运行特性、电能质量影响及有效的改善措施，是促进并网光伏电站进一步发展和推广，发挥并网光伏电站功能和优势的前提。
参考文献：
[1]韩智海.分布式光伏并网发电系统接入配电网电能质量分析[D].山东大学,2013.
[2]朴日石.分布式光伏并网发电系统接入配电网电能质量分析[J].通讯世界,2014,(20):146-147
[3]酆元.分布式光伏发电并网电能质量分析[J].农村电气化,2012,(06):52-53
4.3 升压变参数
论文作者:1齐敏,2徐云安,3周香连
论文发表刊物:《防护工程》2017年第31期
论文发表时间:2018/3/12
标签：分布式论文; 光伏论文; 电能论文; 电网论文; 逆变器论文; 质量论文; 谐波论文; 《防护工程》2017年第31期论文;