0 引言

分布式光伏發(fā)電作為一種新型的能源與能源的綜合利用模式，具有形式靈活、管理與運(yùn)行成本低廉等優(yōu)點(diǎn)，在無(wú)噪聲、無(wú)空氣與水體污染的情況下，具有顯著的環(huán)保效益，對(duì)于優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，具有十分重要的意義。分布式光伏發(fā)電小規(guī)模并網(wǎng)時(shí)，其對(duì)電網(wǎng)的影響微乎其微，而分布式光伏發(fā)電大規(guī)模并網(wǎng)或集中在某條供電線路、臺(tái)區(qū)或變電站，則會(huì)對(duì)電網(wǎng)造成較大的影響。為了確保電力系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行，有必要對(duì)分布式光伏發(fā)電的接入進(jìn)行綜合分析。

1 研究背景

分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)要求。（1）接入方式。與低壓電網(wǎng)和大電網(wǎng)的區(qū)別在于，分布式光伏發(fā)電在并網(wǎng)中的首要要求是安全性。要防止大電流、高壓對(duì)分布式電源的影響、損壞。要保證電網(wǎng)接入后，可以穩(wěn)定地向電網(wǎng)輸送電能。在并網(wǎng)電壓存在顯著差別的情況下，要做好光伏發(fā)電系統(tǒng)的容量控制工作，在低壓配網(wǎng)中，變壓器所占的比重約為25%。另外，并聯(lián)短路電流不得超過(guò)總系統(tǒng)額定電流的十分之一。在假定高、低電壓均能滿足接入需求的情況下，為了降低并網(wǎng)的不利影響，一般都會(huì)優(yōu)先采用低電壓。（2）分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)電能質(zhì)量和其他要求。目前，我國(guó)的光伏發(fā)電還處在起步階段，所產(chǎn)生的電力質(zhì)量良莠不齊，因此，對(duì)其接入電網(wǎng)之前，必須對(duì)其進(jìn)行全面的評(píng)估。對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí)，需要考慮的因素比較多，例如：供電能力、并聯(lián)機(jī)模式、變流機(jī)種類等等。分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)后，所發(fā)出的電能以及向周邊地區(qū)交流電網(wǎng)提供的電能，其電壓偏差、諧波、閃變、電壓波動(dòng)、諧波等各個(gè)方面都要滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。高壓電力系統(tǒng)在未接入電力系統(tǒng)之前，其一端的電流、電壓總體上保持了較高的穩(wěn)定性，但其運(yùn)行過(guò)程中的功率波動(dòng)也存在著較大的規(guī)律性。為了確保電力市場(chǎng)中的電力供應(yīng)，分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)必須具有較強(qiáng)的電力調(diào)節(jié)功能。根據(jù)某區(qū)域低壓電網(wǎng)和電力消費(fèi)者用電的實(shí)際情況，應(yīng)保證10kV和35kV以下等級(jí)的分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)能夠調(diào)節(jié)其電壓和功率，而且不超過(guò)低壓電網(wǎng)工作上限。根據(jù)國(guó)家電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，分布式光伏接入電網(wǎng)時(shí)，其公用接觸點(diǎn)的電壓偏差必須符合《GB/T12325-2008，電能質(zhì)量供電電壓偏差》的要求。若電網(wǎng)接入點(diǎn)電壓為20kV，則接入點(diǎn)電壓波動(dòng)不超過(guò)1.4kV；在電網(wǎng)接入點(diǎn)電壓低于20kV的情況下，接入點(diǎn)電壓變化不能超過(guò)1.2kV。

2 分布式光伏并網(wǎng)對(duì)低壓電網(wǎng)的影響

2.1案例系統(tǒng)概況

本文以某分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)點(diǎn)為研究對(duì)象，著重對(duì)低壓電網(wǎng)的有關(guān)影響進(jìn)行了分析，就這一分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)而言，其裝機(jī)容量為10MW，交流電低壓配電網(wǎng)的接入點(diǎn)為380V，根據(jù)當(dāng)?shù)氐膶?shí)際工作情況可知，在將分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)接入該低壓電網(wǎng)后，會(huì)對(duì)配電網(wǎng)的系統(tǒng)的穩(wěn)定性、電能的質(zhì)量、運(yùn)行的可控性等造成影響。

2.2電能質(zhì)量影響

經(jīng)過(guò)連續(xù)觀察，可以很快發(fā)現(xiàn)，低壓電網(wǎng)和分布式光伏系統(tǒng)并網(wǎng)后，逆變器應(yīng)用的高頻調(diào)制頻繁出現(xiàn)諧波現(xiàn)象。當(dāng)光伏系統(tǒng)與大電網(wǎng)共存時(shí)，儲(chǔ)能電能可以在電壓上同步。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的運(yùn)行，必然會(huì)造成諧波的進(jìn)一步放大現(xiàn)象。許多時(shí)候，無(wú)法進(jìn)行穩(wěn)定的控制。盡管研究區(qū)域陽(yáng)光充足，但也有陰天、下雨的時(shí)候。在多云或多雨的情況下，光伏系統(tǒng)很難保證自身的工作質(zhì)量與效率，發(fā)電能力的不穩(wěn)定將對(duì)電網(wǎng)的運(yùn)行造成影響。光伏系統(tǒng)頻繁發(fā)生閃爍及電壓波動(dòng)的現(xiàn)狀。另外，隨著配電網(wǎng)絡(luò)的接入，配電網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性也將隨之出現(xiàn)。這時(shí)就需要做電能的分配、傳輸、集中工作，而這種現(xiàn)象也會(huì)給電網(wǎng)工作帶來(lái)很大的壓力。

2.3孤島效應(yīng)

“孤島效應(yīng)”指的是分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)后所產(chǎn)生的一種現(xiàn)象，因?yàn)樗墓ぷ鞣绞脚c大電網(wǎng)是并列的（很少的情況下，兩者之間可能會(huì)有密切的聯(lián)系），所以，在大電網(wǎng)發(fā)生故障的時(shí)候，就有可能會(huì)中斷供電。如果分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的一方不理解這一現(xiàn)象，就按照正常的工作要求對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行供電，這不僅會(huì)造成電能的浪費(fèi)，它也可能對(duì)參與電力系統(tǒng)維修和維修的工作人員產(chǎn)生危害。此外，如果分布式光伏的一端出現(xiàn)了故障，那么在分布式光伏并網(wǎng)的條件下，分布式光伏的電流也有可能會(huì)引起分布式光伏的系統(tǒng)端工作不正常。

3 應(yīng)對(duì)影響的解決措施

3.1電能質(zhì)量相關(guān)影響的解決措施

對(duì)于分布式光伏而言，不管采用何種方法，都不可能完全消除分布式光伏帶來(lái)的電力質(zhì)量問(wèn)題，但是可以采用一定的技術(shù)手段來(lái)減少分布式光伏帶來(lái)的電力質(zhì)量問(wèn)題。對(duì)于某一地區(qū)的分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，由于其建設(shè)工作由地方政府部門進(jìn)行統(tǒng)籌管理，所以，可以對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行具體的分析，在規(guī)劃階段，選擇適當(dāng)?shù)碾娔苜|(zhì)量治理裝置，將其配置到分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的一端，并測(cè)試系統(tǒng)功能。該裝置在并網(wǎng)之前，需達(dá)到10MW機(jī)組的容量及諧波指標(biāo)，即其發(fā)電效率應(yīng)達(dá)到60%以上。對(duì)于電池而言，它的電量應(yīng)當(dāng)比整個(gè)系統(tǒng)的總電力要多，即16～32h，并且要符合它對(duì)臨時(shí)性電力輸送，穩(wěn)定輸送的基本條件。

3.2孤島效應(yīng)的解決措施

目前，解決“孤島”問(wèn)題，多采用技術(shù)檢查的方式，利用多種檢查方式，了解電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，并有針對(duì)性地進(jìn)行分析與解決。由于“孤島”現(xiàn)象并無(wú)一定的規(guī)律性，本研究擬采用一種分散式的監(jiān)測(cè)方式，以此提升總體運(yùn)作效能。其關(guān)鍵思想是在分布式光伏與低壓電網(wǎng)的并站點(diǎn)上安裝一臺(tái)裝置，以了解分布式光伏與低壓電網(wǎng)之間的并站點(diǎn)上的情況，從而實(shí)現(xiàn)分布式光伏與低壓電網(wǎng)之間的連接。當(dāng)電網(wǎng)運(yùn)行異常，供電中斷時(shí)，能夠快速地將該消息發(fā)送給管理端，終止分布式光伏的傳輸，將剩余的電量存儲(chǔ)在大容量的電池中，當(dāng)電池的電量為滿時(shí)，則會(huì)暫停供電。同時(shí)，該設(shè)備在檢測(cè)到分布式光伏系統(tǒng)出現(xiàn)了異常情況時(shí)，也會(huì)發(fā)出警報(bào)，避免了網(wǎng)絡(luò)的電力流入分布式光伏，保證了分布式光伏系統(tǒng)不會(huì)因?yàn)椤肮铝ⅰ爆F(xiàn)象而受到損害。

3.3模擬實(shí)驗(yàn)和綜合評(píng)析

為了進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，就某地區(qū)分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)點(diǎn)進(jìn)行研究，基于計(jì)算機(jī)，通過(guò)電能質(zhì)量治理裝置、智能技術(shù)、檢測(cè)手段等，分析其工作效果。以這為依據(jù)，用電腦來(lái)仿真它的參數(shù)，它的動(dòng)態(tài)指數(shù)中，包含了天氣的情況、低壓電網(wǎng)工作異常、光伏發(fā)電系統(tǒng)工作異常等。從而對(duì)電網(wǎng)的諧波進(jìn)行積極有效的控制，當(dāng)不能正常運(yùn)行時(shí)，預(yù)警會(huì)被及時(shí)發(fā)出，即分布在各處的設(shè)備，進(jìn)而達(dá)到電網(wǎng)工作所需。

4安科瑞分布式光伏監(jiān)控系統(tǒng)

4.1 概述

AcrelCloud-1200分布式光伏運(yùn)維云平臺(tái)通過(guò)監(jiān)測(cè)光伏站點(diǎn)的逆變器設(shè)備，氣象設(shè)備以及攝像頭設(shè)備、幫助用戶管理分散在各地的光伏站點(diǎn)。主要功能包括：站點(diǎn)監(jiān)測(cè)，逆變器監(jiān)測(cè)，發(fā)電統(tǒng)計(jì)，逆變器一次圖，操作日志，告警信息，環(huán)境監(jiān)測(cè)，設(shè)備檔案，運(yùn)維管理，角色管理。用戶可通過(guò)WEB端以及APP端訪問(wèn)平臺(tái)，及時(shí)掌握光伏發(fā)電效率和發(fā)電收益。

4.2 應(yīng)用場(chǎng)所

目前我國(guó)的兩種分布式應(yīng)用場(chǎng)景分別是：廣大農(nóng)村屋頂?shù)膽粲霉夥凸ど虡I(yè)企業(yè)屋頂光伏，這兩類分布式光伏電站今年都發(fā)展迅速。

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4.3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

在光伏變電站安裝逆變器、以及多功能電力計(jì)量?jī)x表，通過(guò)網(wǎng)關(guān)將采集的數(shù)據(jù)上傳至服務(wù)器，并將數(shù)據(jù)進(jìn)行集中存儲(chǔ)管理。用戶可以通過(guò)PC訪問(wèn)平臺(tái)，及時(shí)獲取分布式光伏電站的運(yùn)行情況以及各逆變器運(yùn)行狀況。平臺(tái)整體結(jié)構(gòu)如圖所示。

4.4 系統(tǒng)功能

AcrelCloud-1200分布式光伏運(yùn)維云平臺(tái)軟件采用B/S架構(gòu)，任何具備權(quán)限的用戶都可以通過(guò)WEB瀏覽器根據(jù)權(quán)限范圍監(jiān)視分布在區(qū)域內(nèi)各建筑的光伏電站的運(yùn)行狀態(tài)（如電站地理分布、電站信息、逆變器狀態(tài)、發(fā)電功率曲線、是否并網(wǎng)、當(dāng)前發(fā)電量、總發(fā)電量等信息）。

（1）光伏發(fā)電綜合看板

顯示所有光伏電站的數(shù)量，裝機(jī)容量，實(shí)時(shí)發(fā)電功率。

累計(jì)日、月、年發(fā)電量及發(fā)電收益。

累計(jì)社會(huì)效益。

柱狀圖展示月發(fā)電量

（2）電站狀態(tài)

電站狀態(tài)展示當(dāng)前光伏電站發(fā)電功率，補(bǔ)貼電價(jià)，峰值功率等基本參數(shù)。

統(tǒng)計(jì)當(dāng)前光伏電站的日、月、年發(fā)電量及發(fā)電收益。

攝像頭實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，并且接入輻照度、溫濕度、風(fēng)速等環(huán)境參數(shù)。

顯示當(dāng)前光伏電站逆變器接入數(shù)量及基本參數(shù)。

（3）逆變器狀態(tài)

逆變器基本參數(shù)顯示。

日、月、年發(fā)電量及發(fā)電收益顯示。

通過(guò)曲線圖顯示逆變器功率、環(huán)境輻照度曲線。

直流側(cè)電壓電流查詢。

交流電壓、電流、有功功率、頻率、功率因數(shù)查詢。

（4）電站發(fā)電統(tǒng)計(jì)

展示所選電站的時(shí)、日、月、年發(fā)電量統(tǒng)計(jì)報(bào)表。

（5）逆變器發(fā)電統(tǒng)計(jì)

展示所選逆變器的時(shí)、日、月、年發(fā)電量統(tǒng)計(jì)報(bào)表

（6）配電圖

實(shí)時(shí)展示逆變器交、直流側(cè)的數(shù)據(jù)。

展示當(dāng)前逆變器接入組件數(shù)量。

展示當(dāng)前輻照度、溫濕度、風(fēng)速等環(huán)境參數(shù)。

展示逆變器型號(hào)及廠商。

（7）逆變器曲線分析

展示交、直流側(cè)電壓、功率、輻照度、溫度曲線。

（8）事件記錄

操作日志：用戶登錄情況查詢。

短信日志：查詢短信推送時(shí)間、內(nèi)容、發(fā)送結(jié)果、回復(fù)等。

平臺(tái)運(yùn)行日志：查看儀表、網(wǎng)關(guān)離線狀況。

報(bào)警信息：將報(bào)警分進(jìn)行分級(jí)處理，記錄報(bào)警內(nèi)容，發(fā)生時(shí)間以及確認(rèn)狀態(tài)。

（9）運(yùn)行環(huán)境

視頻監(jiān)控：通過(guò)安裝在現(xiàn)場(chǎng)的視頻攝像頭，可以實(shí)時(shí)監(jiān)視光伏站運(yùn)行情況。對(duì)于有硬件條件的攝像頭，還支持錄像回放以及云臺(tái)控制功能。

5 結(jié)語(yǔ)

分布式光伏發(fā)電是一種解決能源與環(huán)境問(wèn)題的重要手段，但其在電網(wǎng)中所產(chǎn)生的電能質(zhì)量、繼電保護(hù)、電網(wǎng)規(guī)劃等諸多問(wèn)題也不容忽視，因此有必要對(duì)其進(jìn)行深入研究。文章對(duì)電力系統(tǒng)中存在的一些問(wèn)題進(jìn)行了分析，并提出了相應(yīng)的解決方法。一是要求在建設(shè)分布式光伏系統(tǒng)之前，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)的規(guī)劃，并對(duì)其進(jìn)行電力品質(zhì)的治理安裝；二是利用各種探測(cè)方法，對(duì)“孤島”現(xiàn)象進(jìn)行了計(jì)算和分析。經(jīng)仿真試驗(yàn)及全面評(píng)價(jià)，驗(yàn)證了該方法的正確性，并可在實(shí)踐中加以推廣。