光伏发电系统与配电网的交互影响

龙源期刊网光伏发电系统与配电网的交互影响作者：陈浩龙来源：《电子技术与软件工程》2017年第07期摘要随着我国经济发展水平的不断提高，电力建设取得了显著成效，本文将基于分布式光伏发电谐波源特性与功率波动特性，分析分布式光伏接入配电网谐波、电压波动影响。仿真分析含有多接入点分布式光伏发电配电网谐波传输与放大特性影响，结果显示了这一配电网中谐波传输与放大特性存在复杂性，与功率波动密切相关的是母线节点短路容量与电压波动。【关键词】多接入点分布式光伏发电系统配电网交互鉴于光伏发电系统应用到了逆变器等电力装置，同时也产生了大量的谐波，对电力系统造成了较大干扰，当前，单点光伏发电系统并网对电网谐波影响方面的研究主要集中在不同接入位置与容量对配电网谐波电压与电流的影响上。鉴于配电网内部谐波源非常多，有着分布参数特性，且放大特征更加的复杂，难以通过单点光伏发电系统谐波性将整体的多接入分布式光伏发电系统的谐波特性得到。由此，此次研究应用仿真技术从系统角度对多接入点分布式光伏配电网谐波传输、谐波叠加、分布等方面内容进行研究，从而分析这些内容对网点谐波特性与电压波动产生的影响。1分布式光伏配电网谐波机理分析在配电网中介入分布式光伏发电系统后，对配电网的谐波产生影响的是接入位置、方法等，需要将分布式光伏发电系统配电网等效电路建立出来，从而更好的分析谐波传输与谐波分布特性及机理。当多个分布式光伏接入到配电网后，不同光伏控制独立存在，将产生不同的谐波，谐波电流叠加与常规电流有着相似的原理，各个谐波源电流的矢量和就是叠加后谐波电流。另外，如果应用相同型号的光伏逆变器，且逆变器控制同步时，多接入点分布式光伏并网对电网谐波有更大的影响。2分布式光伏的配电网电压波动分布式光伏引起的电网电压波动机理是多样的且复杂的，需要综合对光伏功率波动大小与并网点短路容量综合考虑，同时需要考虑阻抗比R/X与光伏功率因数。网点电压波动与光伏功率波动量存在密切相关性，网点电压波动越大，光伏功率波动量就会随之增大。通常，光伏输出功率因数为1，且并网点到电源间的距离较短，容易使电压波动纵轴分量减少，电压波动大小将与等效阻抗存在反比关系，而与电压波大小、等效阻抗呈现出正比关系。基于以上分析可以了解，当等效阻抗减少时，并网电压波也会随之变小。3仿真分析龙源期刊网构建仿真模型为了更好开展配电网特性仿真研究，构建仿真算例，其结构见下图2所示。图中分布众多的任意主干支路节点，且不同节点之间有着相等的距离，采用的线路为架空线路，不同负荷支路采用的是铜导线，且均按照负荷容量选用不同型号材料。3.2谐波仿真理想电网条件下的谐波仿真负荷节点处的容量为85KW，占总负荷的2/3左右，此次研究应用到DIgSILENT/PowerFactory仿真软件开展电磁暂态仿真。在分布式光伏L3点接入，对接入后的各母线节点谐波电流仿真模拟并分析，同时按照仿真结果对谐波电流幅值进行统计。N4节点后线路等效阻抗开始增大，由此，从N5开始谐波电流为0，此时负荷阻抗依然是最大的，由此，谐波电流流入共同电网大部分是通过配电网主干线实现的。分布式光伏在L1～L5点接入时，不同接入点谐波电压与电流存在差异，当接入至L5节点时，谐波电流幅值增大，公共连接点的等效阻抗最小的是L1，由此，光伏接入产生的谐波电压也偏小，仿真结果显示了，接入点谐波电流如果有较小的变化，说明配电网谐波电压分布曲线中光伏并网点有所提升，说明此处的谐波电压水平较其他节点高。非理想电网条件下谐波仿真。通过仿真分析，建立仿真平台，在平台中对控制模块自定义，模拟电网背景谐波通过交流电压源中加入指定次数与含量实现；仿真中电网与电压含有不同谐波电压，含量占5%。电网含有低次谐波时，分布式光伏系统同样会将低次谐波流量输出，且谐波次数与光伏输出增大的谐波次数存在相关性。通过仿真结果可以了解到，如果中心为零序谐波，则与负序谐波之间相互影响，以上的仿真结果是解耦控制策略，在这一控制策略中，会使含有谐波电网电压随机方式进入到控制系统内，从而增大了输出谐波电流。由此，这种电网条件对光伏逆变器控制提出了更高的控制要求。3.3电压波动仿真利用DIgSILENT/PowerFactory仿真软件对分布式光伏发电功率波动时对配电网电压影响进行仿真分析，仿真结果显示了，各个母线的节点电压波动有着一定规律，电压波动较大的是母线L2，电压波动值为d=0.652%。鉴于L2节点光伏中的功率变化较大，非常容易造成电压波动频繁。另一个电压波动较大的是L5，电压波动为d=0.682%，鉴于L5节点与平衡节点电气距离较大，但是容量则偏小，由此，虽然功率小，但是此处的电压波动依然非常大。电压波动最小的是N0，电压波动为d=0.056%，鉴于N0母线与平衡节点处有着较小的电气距离，由此，此处有着较大的短路容量，电压波动也是最小的。通过以上分析可以发现，光伏并网点中有着严重的电压波动，且与功率波动越靠近，电压波动的将越大。4结束语龙源期刊网本文主要对多接入点分布式光伏发电系统接入配电网交互影响进行了分析，可以发现，将分布式光伏电系统接入配电网后，传统的单光电源辐射状网络变为了遍布电源与用户的多源性的互联网络，随之变得复杂的是电能质量特性。针对以上仿真分析存在的问题，本次研究通过理论描述与仿真研究结合的方式探究了多接入点分布式光伏与配电网电能质量交互影响。仿真结果显示，分布式光伏谐波电流会经由主干之路流入到公共电网中，除了光伏并网，其他负荷节点几乎没有谐波电流通过，且越与配电线路末端靠近，越会增强电网谐波畸形水平，电压波动与光伏功率大小也存在相关性。参考文献[1]缪立恒.分布式光伏接入对配电网稳态运行影响的研究[D].华北电力大学，2015.[2]王亚维.高渗透率光伏发电系统中网源互动技术的研究[D].上海电力学院，2015.作者简介陈浩龙（1988-），男，甘肃工业职业技术学院助理讲师。电气工程及其自动化专业。作者单位甘肃工业职业技术学院甘肃省天水市741025