《低压配电网高比例户用光伏消纳技术综述》
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[摘 要]近年来,全球经济迅速发展,但相对应的,环境也变得十分严峻,缓解由于发展带来的环境问题显得十分重要.所以,新技术便开发出来,低压配电网高比例户用光伏消纳技术成为了诸多学者的主要研究方向.低压配电网由于高比例户用光伏并网加大了运行的风险,而且控制难度也大大增大.本文就此问题进行探究,提出相应的解决方案.
[关键词]低压配电网；高比例户用：光伏消纳技术；谐波；三相不平衡
中图分类号：TM615 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）03-0085-01
引言
经济的过度发展必然会带来诸多负面影响,全球变暖已然成为了人们十分关注的问题,全球变暖带来了能源的短缺,所以人们从消费不可再生能源逐渐的转变为可再生能源的消耗,当到2040年时,光伏发电将会成为可再生能源发电中的主力,并且大多数都是采用低压配电网接入.同样的,在我国,低压配电网也呈现出蓬勃发展的趋势.
一、高比例户用光伏发电并网的影响
(一)谐波
网络中谐波含量较高主要由于非线性负荷的数量超标导致的,同时,光伏电池板要使得逆变器并网,这便使得谐波含量更多,更为严重.如果存在着谐波,会使得发电机和变压器等用电设备过度发热,同时其电流会影响电量计量,从而引发测量误差.
(二)电压越限和波动
高比例户用光伏发电并网以后,光伏功率与当地剩余功率的不同会导致电网的逆向潮流.一般光伏发电渗透率直接影响到逆向功率,成正比关系,即渗透率越高,逆向功率也越显著,从而馈线电压发生越上限现象,损耗也逐渐增加.在白天,往往会出现光伏发电功率剩余,从而发生过电压.在夜间,往往会出现重负荷,从而发生欠电压风险.同时,当太阳辐照强度以及温度等发生变化时,配电网的电压也会发生明显的波动.
(三)电压三相不平衡
电压三相不平衡主要由于三相负荷不平衡和三相线路的参数不对称所导致的,光伏发电并网以后会更加加剧这种现象,不同容量与不同接入位置会产生不同的影响.光伏并网容量的多少直接影响着网络,容量越大,影响越大.若光伏发电在馈线首端集中接入,不平衡的程度会较弱.当在末端集中接入时,不平衡程度显著增强.在此网络中,不仅仅正序电流会产生损耗,同时负序电流也会产生损耗,从而整个网络的消耗加剧,使得电网经济效益大大下降.
(四)难以进行管理
户用光伏数量多并且位置分散,电网公司用来控制的难度加大,若用户未经允许擅自接入,会大大影响到整个电网的运行速度.我国现阶段,用户配备的控制设备不齐全,这便需要相关的电网公司投入资金来进行相应的配电网改造与升级.先并网的用户相较于后并网的用户有着不少的好处,并不能兼顾到每个人,从而加大了相关公司的管理难度.
二、消纳技术
(一)电压控制的光伏消納技术
1、光伏有功削减策略：由于电压-有功耦合作用较强,所以采取了对部分光伏有功的切除来限制电压的越上限.在进行控制之前,要先预设电压-有功下垂系数,进行系数设定时,要充分考虑各种原因,主要对电压灵敏度矩阵进行考虑,加强协同性.选择削减光伏来进行消纳的策略要减少清洁能源发电,实质上的消纳效果并不明显.
2、逆变器无功调节：在日常生活生产中最经典的控制手段是电压-无功下垂控制手段,当光伏并网点电压比预先设定的电压高时,光伏逆变器通过吸收无功功率来延慢节点电压上升.若光伏并网点电压比预先设定的电压低时,光伏逆变器注入无功功率来延慢节点电压的降低.
3、储能控制：通过与用户签订协议,从而来加强对网络的控制能力.常用的储能控制策略是电压-有功下垂控制.对光伏并网功率缓解网络的波动程度.但该种方法受到自身的限制,所以采用该方法要储能容量充足的情况下进行.
(二)谐波控制的光伏消纳控制
现阶段,我们进行谐波控制的方法主要是在线路末端进行安装有源滤波器来进行控制,但效果并不明显.新技术是主要有着具有源滤波功能的三相四桥臂光伏并网逆变器、基于负载辨识的多功能光伏逆变器、与基于多功能光伏逆变器的配电网谐波补偿系统.这几种新技术效果相对传统效果十分显著.
(三)三相不平衡控制光伏消纳技术
现阶段,有的学者已经进行了三相不平衡配电网无功优化的研究,主要通过电流注入法来优化三相不平衡现象、同时建立减少损耗的配电网模型来进一步解决此问题.
三、发展方向
通过合理的规划来提升网络的运行的效率,从而提高整个网络的管理水平.通过较多的研究,针对谐波、三相不平衡的问题进行着重解决.同时对低压配电网高比例户用光伏消纳的能力进行估测与评估,通过对其的评估,来选择相应的设备,避免设备的浪费.同时研究新技术来消纳,建立完善的控制体系,提高相应的设备管理能力.还可以通过对固态配电变压器以及电压源变换器进行新的替换来降低消耗.
结论
随着时代的飞速发展,环保与节约理念也深入人心,为了减少对环境的危害,所以采用了光伏用电,本文对低配电高比例户用光伏消纳技术进行了讨论并提出了现阶段的问题同时提出了相应的解决方案,为将来的低配电高比例户用消纳技术的发展提供了方向.
参考文献
[1]蔡永翔,唐巍,徐鸥洋,张璐.含高比例户用光伏的低压配电网电压控制研究综述[J].电网技术,2018,42（01）：220-229.
[2]蔡永翔,张璐,唐巍,徐鸥洋,王金丽,宋祺鹏.考虑逆变器无功充裕性的含高比例户用光伏低压配电网电压控制策略[J].电网技术,2017,41（09）：2799-2808.
作者简介
胡华业（1982年4月）,男,山东平阴人,本科,中级工程师,主要从事中低压配网规划设计、运行维护.
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配电网引用文献:
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