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摘要：现有技术手段不能有效抑制并网系统的极限运行状态，导致配电网的荷载承受能力逐渐降低。为解决上述问题，提出一种新型光伏发电并网系统对配电网电压稳定性的影响分析方法。在确定并网电源准入功率的基础上，对光伏配电节点、潮流环网进行处理，完成光伏发电并网系统的配电潮流计算。在此基础上，通过确定配电网容量、并网位置、并网方式的变化情况，完成光伏发电并网系统对配电网电压稳定性的影响分析。模拟对比实验结果显示，与普通技术手段相比，应用新型光伏发电并网系统对配电网电压稳定性影响分析方法后，并网系统极限运行状态的发生几率明显降低，配电网荷载承受能力提升30%左右。
关键词：光伏发电；并网系统；配电；影响
引言
基于科学技术和社会水平的不断发展，人们在工作生活中对电能的需求量与日俱增，煤炭、石油等不可再生的传统发电资源也逐渐呈现出枯竭之势。在这样的时代背景下，绿色、安全的光伏发电技术应运而生，为人们用电方式发展带来了新的曙光。但由于此技术起步较晚，尚未发展成熟，在并入电力系统时还存在一些负面问题。所以，我们有必要对大规模光伏发电对电力系统的影响进行分析研究。
1分布式光伏电源并网仿真模型建立
ＰＳＣＡＤ／ＥＭＴＤＣ电力系统电磁暂态仿真软件的标准库中无光伏阵列元件，可搭建用户自定义的三相光伏发电并网系统。对图１所示的分布式光伏并网系统进行仿真建模，在其基础上可分析负荷增长等各类扰动对光伏并网系统电压稳定性的影响。图１中，线路Ｌ１电阻为０．０３２Ω，电感为０．００００１６Ｈ；Ｌ２电阻为０．０６４Ω，电感为０．００００３２Ｈ。配电网模拟成一个无穷大系统，其终端电压为０．４ｋＶ，相角为０。三相光伏发电系统由光伏阵列、Ｂｏｏｓｔ升压电路、逆变器组成，见图２。其中，逆变器有功功率采用最大功率点跟踪（ＭＰＰＴ）控制，ＭＰＰＴ采用扰动观测法实现，该法可保证光伏电池尽量工作在最大功率点，并减少光伏有功出力的波动性。
图１分布式光伏发电系统并网接线图
图２光伏发电系统结构图
负荷消耗的有功功率和无功功率来自光伏电源和配电网。ＰＳＣＡＤ提供的Ｐ＋ｊＱ负荷模型有功功率和无功功率的表达式为：式中，Ｐ０、Ｑ０分别为负荷的单相额定有功和无功功率；Ｖ为负荷电压；Ｖ０为负荷额定电压；ＮＰ为有功功率—电压指标；ＮＱ为无功功率—电压指标；ＫＰＦ为有功功率—频率指标；ＫＱＦ为无功功率—频率指标。本算例中负荷取恒定功率模型，只需令ＮＰ、ＮＱ、ＫＰＦ、ＫＱＦ均为０即可。
2配电网电压的稳定性分析
2.1大规模光伏发电对配电系统保护的影响
当配电网中出现大规模的光伏电源时，继电保护设备会受到影响：①多电源结构会影响故障电流，导致电压不稳定。②配电系统连接着变压器，当发生逆变器接地回路后，电流和电压产生不稳定问题，影响继电保护装置的自动断电功能。③由于光伏发电系统是由多条低压电线共同接入主干线进行发电，当一些高密度光伏发电系统的连接馈线发生短路时，会影响两个相邻熔断器的配合效果，严重时，会产生某些线路的电压负荷超过断路器的遮断容量，进而影响配电系统安全运行。通过在敏感的并网光伏变换器中，添加一定的保护，会降低电压，导致输出电压分量超标、谐波超标等问题。由于PV系统的保护功能无法配合自动合闸作用，为防止产生非同期合闸问题，通过逆接逆变器系统的线路，将反孤岛的最大自动保护时间设定在三相一次重合闸重新工作的时间内，可以解决故障。
2.2光伏发电系统对配电网容量的影响
光伏发电并网系统对配电网容量的影响主要体现在励磁调节方式改变、恒功率调节幅度增强等方面。当光伏发电并网系统的配电潮流对异步发电机提供一个逆变脉冲时，电压恒控接口在励磁调节作用下，会对PQ节点发送一个薄弱连接信号，且在该信号的刺激下，配电网电子会保持长时间的振动状态。在整个调节过程中，配电网容量上、下限因受到电子振动的影响，会不断向两级延伸，直至上、下限差值等于并网系统的输出电压为止。当光伏发电并网系统的配电潮流对异步发电机提供多个逆变脉冲时，电压恒控接口不能完全满足薄弱电信号的连接请求，为避免电能传输阻塞现象的出现，PQ节点在不影响并网系统运行状态的前提下，始终保持恒功率调节状态，并通过不断改变配电网容量上、下限数值的方式，使电压周期的稳定性得到保障。
2.3大规模光伏发电对电压稳定性的影响
大规模光伏发电接入电网时，会造成电压不稳，原因有两个：①电网由有功变化为无功、由有负荷变为无负荷。②大规模光伏进入电网后，容易使得电网的输出功率发生改变。为了确保大规模光伏发电进入电网，仍旧能够稳定电压，需要保证光伏发电和电网的负荷相吻合，如果二者相匹配，说明光伏发电的电压能够满足并网功率需求。同时，光伏发电并网时，电网需要处于负载状态，才能够保证电网电压稳定。如果电压输出功率和电网负荷不相同，会严重影响电网的电压。
2.4大规模光伏发电对电能质量的影响
大规模光伏接入，使得电子系统中的非线性负载显著增加，污染系统，影响了电能质量。在阳光变化明显、输出功率低的条件下，容易产生很大的谐波，发生电流谐波叠加的情况。现如今，很多光伏电站的运行经验都提出了：多台并网逆变器的电流谐波有可能超出标准。针对这一问题，可以对电流谐波问题进行建模，得出在电网并联系统中，光伏电站逆变器的阻抗耦合是影响电流谐波超标的关键。在长距离光伏电网中，谐波不稳会导致电压波动。为了进一步控制大量光伏对谐波的影响，可以在系统中，增设一些补偿设备或是滤波器，能够起到很好的效果，比如可以在电网中增加谐波补偿器、有源或无源固定频次滤波器等。
结语
光伏发电并网系统对配电网电压稳定性的影响分析方法对复杂的计算过程进行有效简化，通过多次潮流环网处理使输出电压在短时间内达到稳定状态，具备较强的实际推广意义。
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