分布式光伏发电对配电网电压的影响及电压越限的解决方案

２０１５。７　分布式光伏发电对配电网电压的影响及电压越限的　解决方案　申屠磊璇　（武汉理工大学，４３００７　０）　摘要：分布式架构下的光伏电源，带有凸显的随机特性。这种电网接入，变更了惯用的配网模式。光伏发电范畴内的精准配网　模型，凸显了配网特有的多重影响。电压越限态势下的最大功率应被侧重探究。采纳电池蓄能特有的体系，化解这样的越限电　压。移动平均算法，可以运算得来充放电情形下的精准功率，它缩减了输出功率、对应着的发电功率。建构仿真平台，测定得来　的数值表明，储能体系对于特有的电压越限能凸显最佳的实效。　关键词：分布式光伏发电；配电网电压影响；电压越限；解决方案　Ｔｈｅ　ｓｏｌｕｔｉｏｎ　ｏｆ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ　ＰＶ　ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ　ｏｎ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｎｅｔｗｏｒｋ　ｖｏｌｔａｇｅ　ａｎｄ　ｖｏｌｔａｇｅ　ｌｉｍｉｔ　Ｓｈｅｎ　Ｔｕｌｅｉｘｕａｎ　（Ｗｕｈａｎ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，４３００７０）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ　ｐｏｗｅｒ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ　ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ．ｒａｎｄｏｍ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｗｉｔｈ　ｐｒｏｍｉｎｅｎｔ．Ｔｈｉｓ　ｋｉｎｄ　ｏｆ　ｎｅｔｗｏｒｋ　ａｃｃｅｓｓ，ｃｈａｎｇｅｄ　ｔｈｅ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｐａｔｔｅｒｎ　ｕｓｅｄ．Ｔｈｅ　ｐｒｅｃｉｓｅ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｍｏｄｅｌ　ｏｆ　ｐｈｏｔｏｖｏ１ｔａｉｃ　ｐｏｗｅｒ　ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｃａｔｅｇｏｒｙ．ｈｉｇｈ１ｉｇｈｔｓ　ｔｈｅ　ｍｕｌｔｉｐｌｅ　ｅｆｆｅｃｔｓ　ｏｆ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ．Ｌｉｍｉｔ　ｖｏｌｔａｇｅ　ｍａｘｉｍｕｍ　ｐｏｗｅｒ　Ｓｉｔｕａｔｉｏｎ　ｓｈｏｕｌｄ　ｂｅ　ｆｏｃｕｓｅｄ　ｏｎ．Ｔｈｅ　ａｄｏｐｔｉｏｎ　ｏｆ　ｂａｔｔｅｒｙ　ｅｎｅｒｇｙ　ｓｔｏｒａｇｅ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓｙｓｔｅｍ，ｔｏ　ｒｅｓｏｌｖｅ　ｔｈｉＳ　ｌｉｍｉｔ　ｖｏｌｔａｇｅ．Ｔｈｅ　ｍｏｖｉｎｇ　ａｖｅｒａｇｅ　ａｌｇｏｒｉｔｈｍ，ｃａｎ　ｇｅｔ　ａｃｃｕｒａｔｅ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎ　ｐｏｗｅｒ　ｃｈａｒｇｅ　ａｎｄ　ｄｉｓｃｈａｒｇｅ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ，ｉｔ　ｃａｎ　ｒｅｄｕｃｅ　ｔｈｅ　ｐｏｗｅｒ　ｏｕｔｐｕｔ，ｃＯｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ　ｔｏ　ｔｈｅ．Ｔｈｅ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　ｐｌａｔｆｏｒｍ，ｉｔ　ｉＳ　ｓｈｏｗｎ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｎｕｍｅｒｉｃａｌ　ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｅｎｅｒｇｙ　ｓｔｏｒａｇｅ　ｓｙｓｔｅｍ，ｔｈｅ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｖｏｌｔａｇｅ　１ｉｍｉｔ　ｃａｎ　ｈｉｇｈｌｉｇｈｔ　ｔｈｅ　ｂｅｓｔ　ｅｆｆｅｃｔ．　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ　ｐｈｏｔ０ｖｏ１ｔａｉｃ　ｐｏｗｅｒ　ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ：ｔｈｅ　ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ　ｏｆ　ｖｏｌｔａｇｅ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｎｅｔｗｏｒｋ　ｖｏｌｔａｇｅ　］ｉｍｉｔ：ｓｏ］ｕｔｊｏｎｓ　太阳能运用之中的独特形式，包含光伏发电。这种发电带有　带有典型特性的这类发电体系，包含某一电池板、控制器及某规　凸显的环保优势，有着战略价值。太阳能架构下的这类发电含有　格特性的蓄电池、负载及变换器。　双重的途径：第一种途径，是中高压路径衔接着某一输电网；第　光伏发电之中，电池板能把接纳的太阳能变更为可用的电　二种途径，是依托偏低电压这样的线路，接入这类配网。城乡建构　能。这种框架内，控制器配有最大范畴的功率控制，即跟踪查验及　的偏小光伏电源带有分布式的表征，即分布式的这种光伏电源。　控制；蓄电池平日之中的放电及充电，也应予以控制。此外，光伏　它能直接被衔接至某一电网，变更了固有的输入电压、常规调度　架构的输电配有升降变更、逆变器关联的控制。现有控制系统，多　运行、常规电能影响。常见电压越限，可采纳某一规格的蓄电池，　拟定功率超限态势下的应对思路，保证电压正常。　被划归跟踪控制。蓄电池存留了供应电能，可被设定成备用电源。　电力电子特有的转变装置，整合了ＡＣ／ＤＣ特有的这类变换配件。　１　概要的体系架构　典型情形下的光电效应，能把接纳的太阳能变更为必备的电能。　２配网电压凸显的多重影响　传统情形下的配网接线，整合了单电源范畴的辐射接线、树　光伏发电体系，采纳某规格的半导体原材制备而成。它带有　２．１节点配网架构　９３　ｌ　Ｅ２　２ｏ１５．７　干式衔接、双电源架构内的环网衔接。在这之中，环网衔接带有开　负荷变更、线路电压差值。若差值凸显为正数，那么电压渐渐缩　式运行这一总结构。真正运行之中，配网被设定成辐射架构。建构　减；若为负数，则电压渐渐升高。　的精准模型，省略三相路径特有的彼此互感、对地布设的总电容，　２．３归结得来结论　分布式特有的新式电源，配网框架内的电压起落，不可脱离　单纯考量路径之内的分布电阻、对应着的分布电抗。节点必备负　荷，建构了恒定功率态势下的某一静模型。光伏电源没能参与常　宏观范畴内的综合要素，即体系总体负荷、拟定的成套电源。具体　规情形下的配网调节，只考量部分范畴的有功输出。馈线被布设　而言，负荷引发的这类起落若能超出电源引发的这类变更，则节　在不同方位，带有某些负荷。　点会凸显电压缩减的态势。线路布设的细化节点，若它表征着的　一切负荷功率都没能超出光伏输电关联的总体功率，那么配网母　线原初的电压会升高。配网架构之中的任何节点，若被衔接在这　蚝，　，　图为简化配网架构　节点配网框架带有典型的特性，它涵盖架设起来的架空线　路、地下布设着的混合线路。这类网络整合了多重的节点。为了协　调各时段的负载数值，体系内的自耦变压器拟定了５％这一调和　范围。配电母线表征出来的接线态势偏复杂，体系涵盖着的总容　量也会超出母线供应过来的总体负荷。这种负荷变动，对于上一　层级的体系干扰还是偏小的。　这种状态下，可把网络以内的多重节点，都假设为更广范畴　的某一电压源头。衔接光伏电源，在调压管控之下，母线布设的多　重节点会变更初始的电压。但这类偏小变动，符合了设定好的偏　差范围。　２．２各时段的电压影响　路径内的多重节点，都衔接着某一光伏电源，搭配某一负荷。　若网络架构之中并不带有这类电源，那么初始时段的这类功率应　被设定成零。衡量影响时，必备的数值含有配电母线以内的若干节　点、馈线段落表征的等值阻抗、节点表征的总功率负荷、光伏电源　架构下的功率注入。从初始的节点直至筛选出来的后续节点，电压　渐渐被缩减。这种缩减倾向，紧密关联着路径之中的损耗、缓慢负　荷损耗。这种态势下，负荷引发的路径电压缩减，应被设定成正数。　体系接入进来的光伏电源，也会引发偏大范畴内的电压缩　减。光伏电源添加进来的功率被设定成有功功率。这种有功功率，　引发了节点架构中的电压升高。这种状态下，节点范畴的电压缩　减，应被运算成某一负数。电压缩减的总倾向，决定于这一时段的　一电源之中，都能缩减路径内的电压损耗。这种降耗状态，提升了　馈线路径中的总电压。接近末端位置，电压凸显的升高态势就更　明显，带来过电压。　若馈线并不带有分布式态势下的这类电源，则负荷引发的凸　显电压耗费应被计算成某一正值。负荷附带着的电压损耗被拟定　为正数，那么路径之中的总电压，就会低于特有的电源电压。只要　路径内的电源电压没能超出设定好的上限数值，则配套馈线也不　会凸显越限的电压。然而，若馈线衔接了分布式架构内的光伏电　源，这类电源带有电压抬升的趋势，会引发馈线范畴的某一节点、　对应馈线末尾这样的越限电压。对于此，应能限制这一电源特有　的总容量。　３摸索化解途径　３．１储能发电体系　分布光伏发电，整合了初始的光伏阵列、体系架构内的汇流　箱体、并网情形下的某逆变器。这之中，供电依托的储能配件还可　分成某规格的蓄电池、配套管理部分、能量管控装置。体系内的耗　能管控带有双向布设的并列模块、并网状态之下的变流装置。　储能体系含有成套蓄电池、储能必备的某变流器。双向管控　特有的装置被衔接在变流器及布设的电池之间，能够调和各时段　的放电充电。采纳双向电路，带有实时控制这样的特性。依据某一　功率指令来更替某一时点的放电充电、体系功率数值，实现平滑　功率。ＤＣ／ＤＣ特有的双向框架带有双重层级内的闭环控制。直流　电压依托的外环输出，关联着电流特有的给定数值。电流必备内　环，可以管控这个范畴的电压变动。直流侧及特有的电池电压，运　算得来它们的占空比，给出上下路径之中的控制信号数值。　这类控制路径，稳定了各时段的实时功率；与此同时，变流　器衔接着的直流侧，也稳定了电压。变流器特有的拓扑框架，拟定　了直流侧范畴中的恒定电压。这种控制路径供应了更高层级的工　作方便。直流侧架构中的恒定电压，能够缩减添加进来的谐波，确　保变流稳定。并网状态之下，储能必备的这类变流装置，采纳了电　流源特有的常见模式，它管控着充放电，凸显了双向架构内的负　载可控，建构均衡控制。变流器带有单环管控的倾向，直流侧添加　２ｏ１５。７　进来的总电压，关联着控制配件。交流侧被衔接在总体电网之内，　新谐波。　它依托着设定好的精准指令，实现输出功率。　３．２阻止越限电压　光伏发电表征出来的总功率，不应超出许可范畴的最大容　５结语　光伏发电之中的分布式发电，在接入配网之时，变更了网络　量。采纳移动平均这样的方式，运算得来某一功率曲线。这种曲线　架构内的初始功率。路径固有的阻抗偏大，电压的常规布设凸显　这一时段的光伏功率，常会超越最大范畴的许可　数值，对比初始的发电功率，凸显了很大的缩减倾向。光伏架构内　了变动的倾向。的子系统、储能关联的子系统，输出功率运算得来的总和被表征　容量，带来电压越限。蓄电池特有的储能，把总体范畴中的功率总　光伏　为这一曲线。配网内的多重节点都包含准入功率，以便限制幅度。　和缩减至某一接入容量，阻止这种越限。智能配网架构之内，按照曲线线条，可以运算得来储能体系供应的各时段功率、变流　发电带有更高层级的价值。在这之中，蓄电池存留储能的方式，也　器涵盖着的整定值。对于这种途径采纳仿真描绘，查验真实成效。　会被推广接纳。　对于移动平均途径，适合采纳新颖特性的滑窗方式，随时运　参考文献　算得来光伏体系之中的精准功率。某一时点特有的前后段，都涵　盖了功率平均值。把它们设定成整定值，可以描画顺滑情形下的　［１］许晓艳，黄越辉，刘纯等．分布式光伏发电对配电网电　曲线。真正运用之中，应能变更初始设定的滑窗时段，这种时段关　压的影响及电压越限的解决方案［Ｊ］．电网技术，２０１０　联着平滑实效。若拟定了偏短的时段，那么凸显的平滑实效并不　（ｉ０）：１４０—１４６．　优良；若拟定时段偏长，则描画好的曲线带有滞后的倾向，干扰　［２］杨涛，曾国宏．分布式光伏发电引起电压越限的储能解决　真实测量。为此，应能慎重设定这一滑窗时间。　方案［Ｊ］．电力电子技术，２０１３（０４）：５５—５７．　［３］翟文杰，李建泉，吴小云等．分布式光伏发电对配电网供　４解析仿真模型　电电压的影响研究［Ｊ］．大功率变流技术，２０１３（０４）：４３－　Ｍａｔ　ｌａｂ路径下的仿真手段，应能化解常常见到的电压越　４７．　限。拟定了仿真体系，它含有光伏发电依托的模拟功率体系、带有　［４］于磊，许丽丽，周鑫．分布式光伏发电对配电网的影响及　双向特性的变换装置、储能变流装置。光伏发电各时段的功率带　对策［Ｊ］．华北电力技术，２０１３（ｉ０）：１３—１７．　有随机的特性。按照模拟思路，模拟了某一时段的发电功率更替　［５］丁明，王伟胜，王秀丽等．大规模光伏发电对电力系统影　状态。这类模拟模型，涵盖了移动部分、储能体系架构中的功率运　响综述［Ｊ］．中国电机工程学报，２０１４（Ｏ１）：卜１４．　算；输出范畴的数值，包含变流器特有的拟定闭环电流。经过仿　［６］刘健，同向前，潘忠美等．考虑过电压因素时分布式　真思路，得到精准的波形状态　光伏电源的准入容量［Ｊ］．电力系统保护与控制，２０１４　由此可以测得，光伏功率变更的态势下，移动平均方法测算　（０６）：４５—５１．　得来的精准曲线，对比光伏体系范畴的原始功率，凸显了大幅缩　［７］徐洪英，赵莉华．分布式光伏发电对配电网电压的影响　减。这种缩减状态，阻止了规模偏大的越限电压。直流侧这一时段　［Ｊ］．现代建筑电气，２０１４（Ｓ１）：２１－２４．　的电压凸显了５％伏特这样的波动，波动范畴被缩减在１％，可以　［８］许正梅，梁志瑞，苏海峰等．分布式光伏电源对配电网电　被接纳。移动平均法带有优良的成效，阻止电压越限，且不会带来　压的影响与改善［Ｊ］．电力科学与工程，２０１１（１０）：１－５．　￡　Ｐ　Ｖ　Ｓ　ＲＬＣ　■　■　￡　ｒ　五　Ｃ啼　Ｄ　静　兰＿ｊ　Ｖ　１Ｍ　Ｂｒａｎ　ｈ　Ｇｒｉｄ　ｌ　ｆ　熊　Ａ　ａ　Ａ　Ａ　８甲和　Ｂ　ｂ　转　Ｂ　～　转　ｒ一　Ｃ　静Ｃ，　Ｃ　黪Ｃ　歉　ｅ　ｌ　ｏａｄ　图为仿真体系　９５｝　∞口