1、有关光伏发电参与配电网电压调节的控制策略探讨摘要：本文主要分析了光伏发电并入点电压特性和含光伏发电网内电压分布特性，并提出了有关光伏电源参与电压调节和控制策略，希望有助于人们对光伏发电参与配电网电压调节控制的研究。 关键字：光伏发电；参与配电网；电压调节；控制策略 中图分类号：U665.12 文献标识码：A 文章编号： 进入二十一世纪以来，人们对能源的消耗日益增大，对环境的污染越来越严重，从而使得以光伏发电为代表的分布式可再生能源在全球范围内快速发展。随着太阳能光伏产业的不断发展，光伏电源在配电网中的比例逐渐增大，然而，光伏发电的运行将会直接影响到配电网的并入点电压，进而改变电网电压的分布。同
2、时，由于光伏发电量通常是变化波动的，使得配电网电压波动，这就需要采用分布式光伏电源无功补偿控制或者附加配电网调节设备等手段来进行配电网电压调节，才能达到所需电压质量，最终实现有关光伏发电参与配电网电压调节的优化控制目的。 一、有关光伏发电的配电网内电压特性分析 1、配电网电压分布特性 作为配电网的重要组成部分太阳能光伏发电，越来越受到人们的重视，然而，对光伏发电高渗透率下的放射状配电网，其负荷分布对配电网的影响较大，如果其负荷沿馈线均匀分布，不会出现电流波动现象，则其有功和无功流将沿着配电网线路而递减，距馈线首端 d 处无功潮流可表达为: Qd= Q0( 1 d /L) 式中：Qd 表示馈线首
3、端无功潮流的值；L 表示配电网线路的总长。 在实际计算中，线路两端的相位移通常比较小，可将电压变化量分解为垂直分量和水平分量，用水平分量来近似，并忽略其垂直分量。因此，沿配电网馈线 d 点相对首端电压 V0 的电压值约降为： 进一步整理得到： 式中，R 表示每单位馈线的电阻；X 表示每单位馈线的电抗；Vd 表示 d 点处电压值。 由上式求解，得到最终结果如下： 2、光伏发电并入点电压特性分析 对于涉及到光伏发电的放射状配电网，我们可以将其系统简化如下图一所示。图中，将 Bus1 表示为电压源，Bus2 为光伏发电并入点，而光伏发电并入点并在上的等效电路图如下图二所示。 图 一 图 二 上图中，
4、 表示功率因素角；I 表示配电网中互联线路的电流； Rline 表示互联线路等效电阻； Pflow 表示配电网互联线路有功潮流；Qflow 表示配电网互联线路无功潮流；PPV 表示太阳光伏发电注入有功；Xline 表示配电网互联线路等效电抗；QPV 表示光伏注入无功。如果太阳光伏发电接入配电网系统并且发电功率发生改变时，配电网中线路上的电流 I 将会产生 I 的变化。我们可以根据以上图二的等效电路来计算出光伏发电所产生的电流的波动情况，一般情况下，光伏发电并入点 Bus2 上的电压变化值为: 式中， Zsc 表示电网系统中的短路阻抗； Xsc 表示电网系统中的短路电抗；SPV 表示配电网中光伏
5、发电的注入功率变化； 表示光伏发电电源功率的因数角；Sk 表示太阳能光伏电源并入点的短路容量；Iq表示配电网无功电流的变化量；Ip 表示配电网的有功电流变化量。由此可见，在有关光伏电源发电注入功率比较稳定，并且其总容量不变的前提下，并入配电网后的节点电压是变化的，同时变化情况还符合并入前的以电压矢量终点为中心的圆函数族。光伏发电并入点电压变化矢量如下图三所示： 图 三 二、有关光伏发电参与配电网电压调节的控制策略 1、多个光伏电源参与电压调节 配电网络应在光伏电源无功输出的总和最少的情形下，保证电压恢复到设定值的范围内，其本身就属于对配电网络的优化。但根据相应的推导公式可了解到，不同的输电线路
6、的节点电压对于 Q 变化的反映程度，在公式中表现为对圆切线斜率的反映不同，由此，配电网络还应根据不同节点电压对于功率变化的敏感程度实现对无功支撑项进行分配，从而实现配电网络的优化。如第 i 个光伏电源并入母线 j 后的电压可写为: 对上式求导，得出： 整理得： 最终得到敏感度为： 由以上分析可知，太阳能光伏分布式电源对并入点后的网络节点呈线性关系，而对并入点前的网络节点电压影响为非线性，所以，如果配电网中某一节点电压出现越界现象时，必须提高 Vref，将其上游最近的控制点 PV 并入点电压，再根据敏感度算出此太阳能光伏发电参与配电网电压调节所需增加的无功。 2、光伏输出波动下的电源电压调节 一
7、般情况下，在光伏发电电网中，如果配电网达到一定渗透率后，配电网电压容易受到各种因素的影响，如负荷变化、光伏发电的波动以及并入切除等，甚至越界偏离允许范围，这就需要我们优化光伏输出波动下的电源电压调节，来确保电网供电的稳定可靠。 三、结语 综上所述，随着我国经济的不断发展，对电能的需求日益增大，然而，在经济发展的同时也将面临着日益严峻的环境问题，清洁、干净、可再生的太阳能发电行业越来越受到人们的青睐，也与我国现阶段的国情相符。然而，有关光伏发电参与与配电网电压调节的控制问题也日益突出，不同程度地影响到太阳能光伏发电的应用于推广，甚至还会影响到光伏产业的效益，这就需要人们对其进行更深层次的探讨，不断借鉴国外先进的技术经验，深入探讨有关光伏发电参与配电网电压调节的控制策略，为光伏发电产业的发展与改革提供先决条件。 参考文献： 1 梁廷全.电压调节与无功补偿的综合自动控制J. 煤矿机电. 2006(06) 2 光伏电源并网关键技术研究获成功J. 华东电力. 2010(12) 3 刘滔.几种减小配电网压降措施的分析与比较J. 科技创新导报. 2009(33)
