分布式光伏发电接入对配电网谐波特性的影响探讨

刘艳

摘要：因配网网架结构复杂性、光伏接入及位置的多样性，会给配网的谐波分析产生影响，所以需要对配电网规划、设计、控制、运营进行换代、升级才可以更好地适应新型分布光伏发电术应用。文章介绍了配电网接入分布光伏发电对谐波的影响，并制定了相应的管制办法，确保配电网接入分布式电源后稳定、安全的运行。

关键词：分布式光伏发电；配电网；谐波特性；网架结构；电务系统 文献标识码：A

中图分类号：TM712 文章编号：1009-2374（2017）10-0195-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.10.098

伴隨全球能源短缺、环境污染等加深，分布光伏发电术凭借清洁无污、资源的丰富等特点赢得社会普遍关注及国家相关政策大力支持。光伏发电相关系统经逆变器等电力、电子设备并到电网中，形成谐波流到配电网，影响配电网的谐波。其中配电网谐波种类比较多，会展现多分布的参数特点，进而导致多接入点的分布式光伏配电网谐波放大特点、传输特点变得繁杂。因此，在接入分布式光伏发电后绝不能忽略其对配电网谐波产生的影响。

1 分布光伏发电配电谐波相关机理

分布光伏发电相关系统并网时，其谐波注入电网内污染到配电网的谐波。其光伏电源等效内阻为无穷大谐波的电流源，其中配电网相关结构、光伏并网点、多点或单点接入法、母线的短路容量差异均会对分布式光伏配电网的谐波传输与放大性能造成影响。此外，配电网相关背景谐波可能造成光伏并网点的谐波水平出现加剧，配电网中在接入分布光伏发电的系统后，接入方法、实际位置会影响配电网相关谐波，所以创建分布式光伏发电配电网电路来分析谐波分布的特点与传输特性。

在配电网中接入几个分布式光伏之后，因为各个分布式的光伏控制均是独立的存在，所有产生谐波电流相角也不一样，常规电流源和谐波电流叠加的原理则一样，叠加后谐波的电流是所有谐波源的电流矢量和。光伏发电谐波电流大部分是经过配电主干线流到公共网中，谐波电流不会自负荷节点流，接入点和配电线末端较近，其谐波电流自接入点后配电主干支路的流过量会越小。末端接入的分布光伏时，谐波电压最高的位置是光伏并网点，因而末端不易接入。

2 分析接入分布式光伏发电对配电网谐波造成的影响

2.1 不同接入位置对谐波造成的影响

配电网中接入位置、方式不同的分布式光伏电源均会影响到电能的质量，在接入分布式光伏电源时需考虑各个位置对谐波产生的不同影响。在接入容量、方法、谐波源的模型没有发生变化时，分布光伏的位置和系统母线距越近，其线路的整体谐波畸变就越低，但如果最大谐波的电压畸变点在线路的末端节点位置，需要考虑配网负荷中有无非线性负荷的存在，如果在系统内会存在谐波的电流注入。所以当线路节点相关电压有没有达到标准进行判断时可由线路末端的电压畸变值判断，得出正确结果。改变接入的位置主要为经对于基波电压改变后影响其谐波注入相关水平，接入容量无超负荷总容量时，沿线电压呈现降低趋向，即分布式光伏电源接在首端位置时所接入的点基波电压就会比接在尾端时高。但是对恒功率相关模型的光伏电源来说，如果基波电压越高则基波的电流越小，因此如果接入位置近尾端，注入PCC的点谐波相关电流越大，同样反之，当接入光伏的电源位置越靠近其系统母线，则注入PCC的谐波电流就越小。若要降低谐波的畸变率，则不能在线路尾端接入分布式光伏电源，可接在线路负荷相对较重的中间节点位置。

2.2 分散方式对谐波造成的影响

在配电网中接入分布式光伏电源时，考虑到资源分布和用户的具体需求等问题，对分布式光伏进行具体规划时难以将其聚集在同一负荷点，如果接入的容量比较大，往往会分布在各个节点。另外，根据负荷比例和平均接入的整体谐波水平均比随机接入高的情况来看，导致该情况产生的因素主要有两点，随机接入时接在首端容量比较大，从接入位置分析接入位置及系统母线较靠近能减少谐波的注入水平，同时可将光伏逆变相关电源当成小谐波源，谐波源间谐波体现其叠加关系，其中两台谐波源靠较近其相角会较近，以线性相关叠加形式展现。若单点量多会发生相角的正负抵消，其注入谐波会小于分散接入时注入的谐波。

2.3 负荷轻载对谐波造成的影响

在配电网中实际光伏出力与配网负荷实时都在发生变化，变化的幅度均比较大，而且国标中严格控制着节点电压的畸变率和注入的PCC点谐波电流，所以需将比较极端的状况也考虑在其中，避免注入谐波高出国标限值范围。通过具体实验发现重载时，馈线谐波比轻载时高，造成该现象的原因是：一是负荷轻载线电压逐渐出现升高，功率定时其光伏电源谐波的基波电流降低，而谐波电流随之降低，同时依据整体相关情况发现负荷轻载可造成谐波的水平下降；二是负荷自身属于谐波源，其轻载负荷的注入谐波相关电流比较小，逆变器相关谐波电流比负荷电流高，其不会造成比较大效果影响，但谐波水平不会出现恶化的情况。

3 结语

作为可再生新型能源，分布式光伏发电有着势不可挡的发展、上升趋势。当配电网系统中接入分布式光伏发后，单电源相关辐射状网会变为遍布用户、电源中多源的互联网络，而电能质量的特性也会变得更复杂。通过相关分析发现分布式的光伏于并网内产生电压的闪变较小，其电压闪变与波动程度和光伏功率大小、电网的短路容量有关，有效掌握其分布光伏发电相关接入对于配电网谐波特性的影响及因素，可有效发挥并提高其在配电网实际应用价值。

参考文献

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（责任编辑：小 燕）