北极星太阳能光伏网讯:摘要：户用光伏的并网和运用对缓解当时的动力和环境危机具有重要含义,高份额户用光伏并网所导致的电压问题成为限制网络消纳的关键要素。论述了含高份额户用光伏低压配电网中的电压问题;介绍了依据电压灵敏度剖析的电压操控原理;在此根底上,总述了低压配电网中依据有功调理、无功调理、分接头调理以及多设备和谐的电压操控办法;评述了以上办法的适用场景、优势以及缺乏;总结了当时研讨所面对的应战并展望了低压配电网电压操控新趋势。

　　跟着全球经济加快开展,动力缺少和环境污染已经成为当时面对的严峻问题[1-5],这也推进了可再生动力发电的研讨和开展,光伏发电在很多可再生动力资源中占有十分重要的位置。从2005年后光伏的并网装机容量呈现出快速增长的趋势[6],估计到2040年前后光伏发电在所有可再生动力发电中的比重将到达最大[7]。

　　光伏涣散式并网及其电能的就地消纳已经成为趋势[8-9]。以欧洲为例,依据欧洲光伏工业协会的陈述,2012至2014年欧盟的光伏装机总量超越 70 GW,其间超越70%为房顶光伏项目。从国内状况来看,依据《国务院关于促进光伏工业健康开展的若干意见》以及《电力开展“十三五”规划》,光伏并网发电应当遵从涣散开发、就近消纳为主的准则。当时,我国低压配电网户用光伏并网数量快速增长,并网容量也不断进步。

　　因为户用光伏本身具有随机性、间歇性和动摇性,高份额光伏并网后会形成网络面对许多危险,例如网络电压越限和动摇危险加重[12-15]、三相不平衡的问题愈加杰出[16-17]、网络中的谐波含量添加[18]以及以及配电网维护误动作[19]。因为电压幅值的凹凸直接影响用户的正常用电,以上很多危险中电压越限是影响光伏消纳最重要的要素之一[13, 20-21],因此研讨含高份额户用光伏低压配电网中的电压操控问题具有十分重要的价值和含义。

　　虽然低压户用光伏在国内的开展速度十分敏捷,可是在电压操控的研讨上与国际先进水平比较还略显滞后。因此,本文对国内外的相关研讨进行总结和整理,首要剖析了高份额户用光伏的并网特征及其对网络电压的影响,介绍了依据电压灵敏度的低压配电网电压调理原理,并以此为根底剖析了低压配电网依据有功、无功、分接头设备以及多种设备和谐的电压操控办法,对其特征、习惯场景和缺乏之处加以评述,一起还展望了低压配网中的电压操控开展方向,以供相关研讨者学习和参阅。

　　潮流单向活动是传统低压配电网的基本特征。低压配电网有以下两个显着的特色：1)线]。因为低压线路r/x较高,有功-相角和无功-电压的解耦联系不再存在,即有功和无功均能对电压形成比较显着的影响;因为低压配电网多为辐射状拓扑结构,传统低压配电网中电能从配电变压器输送到用户,潮流单向活动,形成电压从配变母线]。

　　用户光伏一般涣散接入低压配电网的各节点,其并网功率若不能完全由本地负荷运用将会导致反向潮流和电压升高[14]。户用光伏接入的份额越高,则反向潮流越显着,节点电压甚至会越上限,一起也会形成网损急剧添加[27]。因为低压居民用户的负荷特性与光伏发电功率特性不一致,负荷顶峰时段与光伏功率顶峰时段不堆叠,导致低压电网各节点电压改变显着,在白天光伏发电功率过剩时段将会呈现过电压,而在夜间重负荷时段则会呈现欠电压。依照GB/T 123252008《电能质量供电电压误差》的规则,低压配电网节点电压误差应不高于标称电压的7%且不低于标称电压的10%。

　　电压动摇显着是含高份额户用光伏低压配电网的另一特色。受太阳辐照强度、温度以及云层等要素影响,光伏并网功率会产生骤变,然后导致节点电压显着动摇;因为户用光伏产权归于用户,不受配电公司统辖,其随机接入或退出将进一步添加电网运转的不确定性,使得低压配电网电压越限和动摇的危险加重。GB/T 123262008《电能质量电压动摇和闪变》规则：关于随机性不规则的电压动摇,低压配电网的限值是3%。

　　在含高份额户用光伏的低压配网中首要的有功操控手法有光伏本身的有功削减以及分布式储能的有功调理等。无功操控手法有光伏逆变器的无功调理、配电网停止同步补偿器(distribution network static synonous compensators,DSTATCOM)的无功调理以及并联电容器(shunt capacitor,SC)无功调理等。其间遭到重视最为广泛的是光伏逆变器的无功调理,这是因为这种调理办法能高效的运用用户逆变器的容量[30],不需求额定的设备出资;而DSTATCOM需求网络公司独自进行出资而且价格昂贵,SC则不能频频投切且只能为网络供给电压支撑,不能完成对网络过电压的调理。分接头设备包含带有载调压分接头(on-load tap changer,OLTC)的变压器、调压器以及固态分接头变压器等,多安装在首端对全网电压进行调理。

　　线路的r/x参数特征是挑选操控手法的重要依据,其间r代表线路电阻,x代表线]指出配电网线路r/x与电压灵敏度直接相关,关于rx的线路,电压-有功灵敏度数值大于电压-无功灵敏度,即有功对电压的影响更为显着;关于rx的线路,电压-有功灵敏度数值小于电压-无功灵敏度,即无功对电压的影响更为显着。在低压配电网中,若线路的r和x适当,调理有功和无功均能完成对网络电压的操控[32-33];若r显着大于x,无功关于电压的影响能够疏忽,而且无功调理或许形成线路中呈现很多的无功潮流,然后引起网损的添加,选用有功操控电压才可获得较好的操控作用[34]。

　　低压配电网中的电压操控问题亦存在独特性。首要,低压配网通讯网络不健全,许多依据完善通讯的操控办法在低压网络中难以适用;其次,低压配网线路类型比较复杂,r/x较大,其改变规划也大(表1中r/x规划为0.716~12.394),单一操控办法难以在不同低压网络中适用;此外,比较于输电网和中压配电网,低压配电网的可调设备资源更少,设备的可调容量和动作功能一般也受限。操控办法尽或许统筹以上3个问题,一起进步设备的操控功率是研讨的关键。本节以第2节的理论剖析为根底,对低压网络中的通讯状况进行扼要介绍,总述依据有功、无功、分接头设备以及多种设备和谐的电压操控办法并对办法特征、习惯场景和缺乏之处加以评述。

　　低压配电网通讯网络不健全,牢靠性较低是普遍存在的状况[13]。因为低压网络规划巨大,维护难度也大,未来短时间内这一现状无法得到显着的改善。因此,中压配电网中一些依据牢靠通讯的会集操控办法难以在低压配电网中得到推行。从当时的研讨成果来看,大都的研讨是依据无通讯或许弱通讯假定进行的。图1是一种低压配电网中典型的通讯模型[35-36],某一节点只能与相邻两节点进行通讯。一起,需求特别注意的是,通讯过程中要注意对用户隐私的维护。

　　在r显着大于x的低压配网中,削减户用光伏并网功率是一种十分简略有用的按捺网络过电压的办法,而且能够有助于下降过电压景象下线路中的有功活动,然后下降网络损耗。图2为一种常用的光伏有功削减曲线,其间,PPV为光伏并网有功,若并网节点的电压低于答应电压上限Vth-OV时,光伏发电依照最大功率点盯梢(maximum power point tracking,MPPT)功率并网;若并网节点的电压超越答应电压上限时,光伏发电不再依照MPPT功率并网,而依照预订的电压-有功曲线切除光伏并网有功。大都研讨均以此为根底提出操控战略[37-39],可是只是以避免各节点电压不越限为方针,不考虑各节点削减量和谐,在履行削减和补偿时很难统筹公正,也很难解说功率削减的合理性。文献[22]以电压灵敏度剖析为根底,结合低压配电网的辐射状特性,对不同节点电压操控曲线参数进行一致和谐规划,和谐方针是保证电压有用操控及每个节点光伏功率削减的平等性,使得削减和补偿计划愈加简单履行。可是,经过削减光伏并网有功进行电压操控的战略以削减清洁动力发电为价值,实质上没有提凹凸压配电网对光伏发电的消纳才能,在夜间也无法对网络供给电压支撑。

　　比较于光伏并网有功,分布式储能则具有更好的功率和电压调理特性,具有吸收和宣布有功的才能,能够完成对节点净功率的削峰填谷和电压调理,有助于完成电能的本地化运用,相同能必定程度下降网络损耗[40]。

　　从操控的角度上看,操控战略不只需求考虑储能的功率输出,还需求充分考虑储能本身荷电状况(state of ge,SOC)的操控。在中压配电网中比较抱负的解决计划是动态最优潮流[41],可是对网络的通讯状况和操控器的解算才能提出了较高的要求,这在低压配电网中是难以完成的。

　　在无通讯的低压配电网中,文献[42]树立了依据含糊逻辑的储能操控模型,将本地节点电压偏移量和储能SOC一起作为操控输入量,能够统筹对节点电压和储能SOC的操控。也有一些研讨仅将储能设备用于调理网络电压动摇[43]和网络三相不平衡[44-45],这些运用对储能的容量要求不高,因此储能SOC的操控相对简单。

　　在具有弱通讯才能的低压配网中,为了完成并网功率和储能SOC的有用操控,一些文献提出了改善的储能操控战略,包含“分布式+就地”[36, 46]以及“会集+就地”[47-48]的多阶段操控战略：首要,在分布式或许会集操控阶段挑选参加操控的储能设备而且给定参阅输出有功;然后,储能在就地操控阶段依据本身的SOC状况进一步调整功率输出;最终,经过分布式(会集)阶段和就地阶段之间的不断迭代和调整直到到达电压操控方针。

　　虽然储能具有多种长处而且更多操控战略也不断涌现,可是当时储能的出资和维护费用较高,运用寿命较短。文献[49-50]均指出推进储能的运用还需求在电力商场中树立合理的辅佐服务机制,以促进储能设备愈加高效和经济的运用。

　　在线路r和x数值适当的低压配电网中,光伏逆变器的无功操控是一种有用的电压调理手法,比较于操控光伏有功、分布式储能有功以及分接头设备等,该计划操控经济性最优[9, 13, 33]。

　　低压配电网无功操控以就地为主,干流的战略能够分为3种[9, 13]：cos(PPV)操控(以光伏并网有功PPV为操控输入量,调理逆变器无功以操控光伏逆变器的并网功率因数cos)、QPV(V)操控(以光伏并网点电压V作为操控输入量完成逆变器无功QPV调理)和QPV(PPV)操控(以光伏并网有功作为操控输入量完成逆变器无功调理)。

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　　国家动力局《关于报送整县（市、区）房顶分布式光伏开发试点计划的告诉》文件下发，正式点着了分布式光伏的狂欢烟火。

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