分布式光伏发电系统对配电网电能质量的影响研究

随着分布式光伏电源在配电网渗透率上升,分布式光伏对配电网稳定性和电能质量的影响日益增加。分布式光伏的接入改变了传统配电网潮流单向辐射状供电模式,在高光伏渗透率的配电网尤其是较弱的放射形链式低压配电网中,若系统轻载则容易发生潮流逆流,导致配电网过电压;云层遮挡等引起的光伏出力剧烈波动可能引起电压骤降、闪变甚至系统稳定问题。面对上述分布式光伏接入引起的电能质量问题,传统调压方式如有载调压变压器、电力电容器组等由于响应速度问题将失效。首先,本文概括了分布式光伏电源接入配电网可能引起的典型电能质量问题,重点分析了分布式光伏电源接入低压配电网引起并网点电压变化的机理,建立了分布式光伏发电系统的典型拓扑结构。然后,为解决分布式光伏接入引起的配电网过电压问题,在不改变配电网网架结构和设备配置的前提下,提出了光伏电源有功/无功综合控制方案。在配电网有过电压风险时,光伏电源实时设定其注入配电网的有功功率限值,同时利用逆变器剩余容量吸收感性无功功率,进一步降低配电网电压,避免不必要的有功削减,提升电能质量。在此基础上,设计了多个光伏电源协调配合方案,提升了配电网的调压能力。仿真表明,所提控制方案能有效解决分布式光伏接入引起的配电网过电压问题。然后,为进一步发挥分布式光伏电源调控配电网电压质量的潜力,在前面所提的分布式光伏系统典型拓扑基础上,提出了有功/无功—电压调节的系统运行方案。在有功电压调节回路中设置了具有施密特电路特性的死区控制环节,一方面保证无功调节优先性,另一方面由于有功电压调节的灵敏度较高,死区控制可能导致并网点电压在死区阈值电压附近频繁抖动,通过施密特电路设置不同的正/反向死区阈值电压可以有效消除抖动现象。仿真表明,所提方案能有效处理光伏出力骤变、大容量负载投切、配电网自身扰动等引起的并网点电压质量问题。最后,为了充分发挥分布式光伏电源调控配电网电能质量的潜力,设计了包含中心控制和本地控制的光伏系统双层控制方案,能够使分布式光伏电源参与电网调频、调度及灵活方便地调整自身储能元件能量状态,并有效保证直流母线电压稳定。