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摘要：本文针对分布式光伏发电接入后对配电网电能质量的影响进行简要分析，仅供参考。
关键词：分布式光伏发电;配电网;电能质量;影响
近年来，越来越多的分布式光伏发电接入配电网，对配电网的相关运行指标产生不同程度的影响。分布式光伏发电接入配电网会注入直流分量和谐波，不稳定的输出功率会造成电压不稳定，其他干扰因素导致波形畸变等电能质量问题。因此，通过分析研究光伏并网系统对配电网电能质量影响的因素，可大大提高配电网的经济高效运行。
1分布式电源接入后对电网的影响
1.1对电网规划产生影响
负荷预测是电网规划设计的基础，能否准确地预测负荷是电网规划的前提条件。分布式光伏发电的并网，加大了其所在区域的负荷预测难度，改变了既有的负荷增长模式。大量的分布式电源的接入，使配电网的电力调度变得更为复杂。
1.2不同的并网方式影响各不相同
①发电余量反馈电网对电网波动的影响;②单个光伏发电对电网波动的影响;③多个光伏并网对电网波动的影响，会造成电压波动并且影响继电保护的配置。
1.3对电能质量产生影响
分布式光伏发电接入的重要影响是造成馈线上的电压分布改变，其影响的大小与接入容量、接入位置密切相关。光伏发电一般通过逆变器接入电网，这类电力电子器件的频繁开通和关断，容易产生谐波污染
2光伏接入配电网电能质量分析
对于光伏接入配电网的电能质量要求，以相关文献的要求为基本参考依据，其中共有5大类基本指标，即电压波动、电压闪变、电压偏差、电压不平衡度、谐波和直流分量。为了通过实测数据分析光伏接入配电网后对电能质量的影响，对粤北某变电站10kV母线的光伏进线开关處安装了电能质量监测装置，可实时监测频率超标、电压偏差、电流谐波畸变等指标。电能质量在线监测装置根据定值启动并记录启动事件、波形及实时数据等信息。对××变电站10kV光伏进线2018年5月至8月的电能质量数据进行了分析，数据结果如表1所示。
2.1在电压影响方面
从表1中数据并结合国标规定可以看出，当该变电站接入光伏系统后正常运行时，对并网点电压的影响均在正常范围内。电压最大偏差6%，电压的总谐波畸变率（THD）值为0.82%，也相对较低，以上指标均小于国标限值。
2.2在电流谐波影响方面
当光伏的输出功率约为最大功率10%的时候，并网点电流谐波总畸变率（THD）值最大为7.15%;光伏的输出功率约占最大功率60%～80%的时候，电流谐波值最小值为2.21%。由此可以看出，输出电流的谐波含量占比与光伏输出功率成反比，但因此时电流谐波绝对值比较小，谐波注入量依然在标准规定以内;当光伏输出功率较高时，输出电流的谐波含量占比就相对减少，但谐波的绝对注入量有所增加，也出现了高次谐波。说明从注入谐波的角度，光伏逆变器运行的最佳状态应为额定功率的80%左右。
2.3在注入直流分量方面
通过装置监测到的谐波数据，无论光伏运行在何种功率下，均不含有直流分量。在正常状态下，光伏逆变器是无直流分量产生的。直流分量存在有以下两种情况：一是若光伏通过逆变器直接并入低压电网，在逆变器桥臂因故障击穿时，会出现大量的直流分量注入。此时逆变器处于异常工作状态，通过逆变器自身内部保护应能将逆变器从电网中断开。或因晶闸管性能老化，成对的上下桥臂暂时性同时导通时，出现间歇性直流电流注入。此种情况也属于逆变器工作异常，可通过对于并网点的谐波电流监测进行预防。二是若光伏通过变压器并网，当光伏出现上述第一条的情况，由于变压器本身的隔离作用，可以对直流分量以及光伏自身故障引起的对电网的冲击进行一定程度的隔离。
统计分析电能质量在线监测装置时间记录，××变电站2018年3月20日至9月20日在线记录的电流及电压越限记录，均在早上6时及下午6时左右。在现场查阅了逆变器运行功率记录可知，光伏系统的逆变器正常记录发电并网的时刻从早上7时开始。由此可以看出，早上6时和晚上6时应为光伏正常启机并网及停机的时段，此阶段对并网点电压造成一定的影响。电力系统并入电网时的开关操作，均会对系统造成一定的冲击，对于电网来说，目前对光伏系统并没有足够的考核指标处理该类影响电网电能质量的问题。
3对光伏发电的电能质量管控措施
3.1逆变器剩余容量电压调节
电网企业在电站接入端利用逆变器剩余容量进行电压调节，当光伏系统并网点电压越上限时，优先利用逆变器剩余容量进行无功调压，若逆变器剩余容量不足，改变逆变器有功输出，并计算有功、无功最佳输出值，保证将光伏系统并网点电压调节至满足要求的前提下，实现逆变器有功输出最大化、无功调压量最佳化。此策略无需增加额外的硬件投入，动态特性良好，能在负载波动情况下稳定工作，具有很好的自适应能力。
3.2政策上增加对光伏并网发电上网电能质量考核，促使发电方在发电后级别增加相应的电能质量调节硬件投入，提高上网电能质量。
3.3推广光伏发电与调峰调频系统的配套建设，适应用电负荷的潮流变化，提高光伏发电的上网电能质量
光伏发电系统需要接入保护装置，一方面对光伏发电系统保护，防止机组故障等发生：另一方面需要对公用电站安装继电保护装置，防止线路事故或是功率失稳。并网保护装置中一个重要的设备是功率调节器。功率调节器中除了设置有并网保护装置外，在光伏发电系统输出和并网点之间须增设另一套并网保护装置作后备保护，既可以保证在光伏逆变系统发生异常的时候，光伏发电系统不对电网产生较大的不良影响，也可以保证在电网发生故障的时候，电网不对光伏发电系统产生损坏。光伏并网保护功能有低电压保护、过电压保护、低频率保护、过频率保护、过电流保护。
结语
总之，光伏电源的大规模接入配电网，势必降低电能质量并造成其他不良影响。电网在运行过程中应结合实际情况，通过逆变器剩余容量对电压调节，正价电能质量考核，推广光伏发电与调峰调频系统的配套建设等措施加强并提高对分布式电源的管理。
关键词：分布式光伏发电;配电网;电能质量;影响
近年来，越来越多的分布式光伏发电接入配电网，对配电网的相关运行指标产生不同程度的影响。分布式光伏发电接入配电网会注入直流分量和谐波，不稳定的输出功率会造成电压不稳定，其他干扰因素导致波形畸变等电能质量问题。因此，通过分析研究光伏并网系统对配电网电能质量影响的因素，可大大提高配电网的经济高效运行。
1分布式电源接入后对电网的影响
1.1对电网规划产生影响
负荷预测是电网规划设计的基础，能否准确地预测负荷是电网规划的前提条件。分布式光伏发电的并网，加大了其所在区域的负荷预测难度，改变了既有的负荷增长模式。大量的分布式电源的接入，使配电网的电力调度变得更为复杂。
1.2不同的并网方式影响各不相同
①发电余量反馈电网对电网波动的影响;②单个光伏发电对电网波动的影响;③多个光伏并网对电网波动的影响，会造成电压波动并且影响继电保护的配置。
1.3对电能质量产生影响
分布式光伏发电接入的重要影响是造成馈线上的电压分布改变，其影响的大小与接入容量、接入位置密切相关。光伏发电一般通过逆变器接入电网，这类电力电子器件的频繁开通和关断，容易产生谐波污染
2光伏接入配电网电能质量分析
对于光伏接入配电网的电能质量要求，以相关文献的要求为基本参考依据，其中共有5大类基本指标，即电压波动、电压闪变、电压偏差、电压不平衡度、谐波和直流分量。为了通过实测数据分析光伏接入配电网后对电能质量的影响，对粤北某变电站10kV母线的光伏进线开关處安装了电能质量监测装置，可实时监测频率超标、电压偏差、电流谐波畸变等指标。电能质量在线监测装置根据定值启动并记录启动事件、波形及实时数据等信息。对××变电站10kV光伏进线2018年5月至8月的电能质量数据进行了分析，数据结果如表1所示。
2.1在电压影响方面
从表1中数据并结合国标规定可以看出，当该变电站接入光伏系统后正常运行时，对并网点电压的影响均在正常范围内。电压最大偏差6%，电压的总谐波畸变率（THD）值为0.82%，也相对较低，以上指标均小于国标限值。
2.2在电流谐波影响方面
当光伏的输出功率约为最大功率10%的时候，并网点电流谐波总畸变率（THD）值最大为7.15%;光伏的输出功率约占最大功率60%～80%的时候，电流谐波值最小值为2.21%。由此可以看出，输出电流的谐波含量占比与光伏输出功率成反比，但因此时电流谐波绝对值比较小，谐波注入量依然在标准规定以内;当光伏输出功率较高时，输出电流的谐波含量占比就相对减少，但谐波的绝对注入量有所增加，也出现了高次谐波。说明从注入谐波的角度，光伏逆变器运行的最佳状态应为额定功率的80%左右。
2.3在注入直流分量方面
通过装置监测到的谐波数据，无论光伏运行在何种功率下，均不含有直流分量。在正常状态下，光伏逆变器是无直流分量产生的。直流分量存在有以下两种情况：一是若光伏通过逆变器直接并入低压电网，在逆变器桥臂因故障击穿时，会出现大量的直流分量注入。此时逆变器处于异常工作状态，通过逆变器自身内部保护应能将逆变器从电网中断开。或因晶闸管性能老化，成对的上下桥臂暂时性同时导通时，出现间歇性直流电流注入。此种情况也属于逆变器工作异常，可通过对于并网点的谐波电流监测进行预防。二是若光伏通过变压器并网，当光伏出现上述第一条的情况，由于变压器本身的隔离作用，可以对直流分量以及光伏自身故障引起的对电网的冲击进行一定程度的隔离。
统计分析电能质量在线监测装置时间记录，××变电站2018年3月20日至9月20日在线记录的电流及电压越限记录，均在早上6时及下午6时左右。在现场查阅了逆变器运行功率记录可知，光伏系统的逆变器正常记录发电并网的时刻从早上7时开始。由此可以看出，早上6时和晚上6时应为光伏正常启机并网及停机的时段，此阶段对并网点电压造成一定的影响。电力系统并入电网时的开关操作，均会对系统造成一定的冲击，对于电网来说，目前对光伏系统并没有足够的考核指标处理该类影响电网电能质量的问题。
3对光伏发电的电能质量管控措施
3.1逆变器剩余容量电压调节
电网企业在电站接入端利用逆变器剩余容量进行电压调节，当光伏系统并网点电压越上限时，优先利用逆变器剩余容量进行无功调压，若逆变器剩余容量不足，改变逆变器有功输出，并计算有功、无功最佳输出值，保证将光伏系统并网点电压调节至满足要求的前提下，实现逆变器有功输出最大化、无功调压量最佳化。此策略无需增加额外的硬件投入，动态特性良好，能在负载波动情况下稳定工作，具有很好的自适应能力。
3.2政策上增加对光伏并网发电上网电能质量考核，促使发电方在发电后级别增加相应的电能质量调节硬件投入，提高上网电能质量。
3.3推广光伏发电与调峰调频系统的配套建设，适应用电负荷的潮流变化，提高光伏发电的上网电能质量
光伏发电系统需要接入保护装置，一方面对光伏发电系统保护，防止机组故障等发生：另一方面需要对公用电站安装继电保护装置，防止线路事故或是功率失稳。并网保护装置中一个重要的设备是功率调节器。功率调节器中除了设置有并网保护装置外，在光伏发电系统输出和并网点之间须增设另一套并网保护装置作后备保护，既可以保证在光伏逆变系统发生异常的时候，光伏发电系统不对电网产生较大的不良影响，也可以保证在电网发生故障的时候，电网不对光伏发电系统产生损坏。光伏并网保护功能有低电压保护、过电压保护、低频率保护、过频率保护、过电流保护。
结语
总之，光伏电源的大规模接入配电网，势必降低电能质量并造成其他不良影响。电网在运行过程中应结合实际情况，通过逆变器剩余容量对电压调节，正价电能质量考核，推广光伏发电与调峰调频系统的配套建设等措施加强并提高对分布式电源的管理。