郭敏
广东永光新能源设计咨询有限公司
摘要：随着发电技术的不断进步，配电网的建设和改造中出现了大量的分布式光伏接入，对配电网的电能质量、稳定性、继电保护、配电设计和负荷产生了很大的影响。为了促进配电网建设和改造的进一步发展，需要根据不同功能区和分布式光伏的介入情况进行综合分析，了解其具体影响和作用，以及接入过程中存在的问题，从而采取有效措施，不断完善配电网建设，提高供电水平，促进电力工业的进步。 关键词：分布式光伏；配电系统；优化
引 言
近年来，分布式光伏发电（DVP）领域发展迅速，在我国电力行业得到了广泛应用。科学合理地将分布式光伏接入配电系统，可以有效地提高配电系统的光伏容量。事实上，分布式光伏不仅会给配电系统带来好的影响，也会给配电系统带来坏的影响。因此，有必要深入探讨分布式光伏接入配电系统的运行优化策略，以不断提高配电系统的运行效率。
一 分布式光伏发展现状分析
分布式光伏发电是一种将光能转化为电能的发电系统。广泛用于光伏电池、变频器等设备。在发电方面，分布式光伏利用太阳能，不产生任何污染物，环保性能高。分布式光伏发电的功率范围很广，多用于工业园区和城市商业区，小至几十兆瓦用于偏远地区和岛屿。具有广阔的利用空间和发展前景。分布式光伏发电在配电系统中的应用遵循“三贴近”原则，即发电、并网和就近使用，大大降低了输配电过程中的电能损耗，提高了配电系统供电的稳定性和可靠性。与大型光伏电站相比，同等容量的分布式光伏发电可以实现更高的发电量，有效降低长距离输电带来的电能损耗，实现太阳能的有效利用。同时，分布式光伏具有占地面积小、零噪声、施工方便、调峰容易等优点，能够更好地匹配商业用电的高峰需求。鉴于上述优势，分布式光伏发电引起了各国的关注。以中国为例，2017年，中国迎来了分布式光伏应用的热潮。截至2017年11月，中国已新增分布式光伏装机容量
二 分布式光伏特点
(1)现有光伏并网逆变器的主要控制方式是电压源电流控制，即输入为电压源，输出为电流源控制。通过控制输出电流跟踪并联节点的电压，达到并网的目的。(2)为了从太阳能电池组件获得最大能量，需要保证太阳能电池组件在任何给定时间都工作在最大功率点(MPP)。并网逆变器的输出功率控制策略是最大功率点跟踪(MPPT)，它没有功率调节能力。(3)光伏并网发电系统多为逆流光伏并网发电系统，属于无电池并网发电系统，不具备调度和备用电源功能。(4)光伏发电具有随机性、间歇性和周期性的特点。白天只能发电，晚上不能发电。同时输出功率受天气影响较大，具有快速随机波动的特点。尤其是阴天，短期内收益率变化可能超过50%。(5)无论配电网中发生三相还是两相短路，分布式光伏电源的短路电流不得超过其额定电流的1.5倍。
三 分布式光伏接入对配电系统产生的影响
中国和有关政府大力推动分布式光伏发电在中国配电系统的应用，大大提高了分布式光伏发电的并网容量。同时，也逐渐推动我国电力系统由辐射状向多源网络化发展，对电力系统的节点电压差、输电损耗、电压波动范围、闪变等都有很大影响。
3.1对节点电压偏差的影响
分布式光伏对电力系统节点电压偏差的影响主要与分布式光伏安装的位置和容量、连接点的电压调整以及输电线路的性能有关。根据相关研究，在开放式电力系统中，分布式光伏发电对节点电压偏差的影响由位置、容量、输电线路等因素决定。在单点接入和多点接入两种分布式光伏连接方式中，电抗器补偿和安装补偿装置可以有效处理节点电压偏差大的问题。在节点开放式配电系统中，从位置、容量、输电线路三个角度，通过安装调压设备或控制光伏逆变器的运行方式，可以解决上述问题。
3.2对线路传输损耗的影响
当分布式光伏电池连接到输电线路的端节点时，如果分布式光伏电池的有功输出功率逐渐增加，负载变化对输电线路损耗的影响也在增加。
3.3对其他方面的影响
雷电、大雨等恶劣气候条件的影响、人为因素的影响、分布式光伏接入配电系统中有并网、解网以及输出功率变化较大等状况时，均会易致使电力系统节点处的电压发生闪烁与变动。为了把分布式光伏连接到电力系统中，需要运用许多电力设备，并且分布式光伏器件里面的高频开关元件经常打开和关闭，因而在接近高频开关元件的频数时很容易产生谐波分量，进而使得电力系统中存在许多谐波。为了使输出的功率达到最大，在分布式光伏连接的电力系统中，通常会运用最大功率点跟踪算法的办法，当然这也会使得谐波受到污染。当分布式光伏的输出有功功率进入稳定的状况下，其总会在最大功率数值上下来回波动变化，这会使转换器中输出的直流电压也有谐波分量产生，从而在并网交流中将谐波引进。
四 分布式光伏接入的配电系统运行优化策略
将分布式光伏电池接入配电系统，可以有效提高配电系统的电压稳定性，减少线路传输带来的损耗，减少环境污染，缓解供电压力，提高供电的安全性和可靠性。然而，如果分布式光伏接入不按照合理、科学的原则进行，将会造成谐波污染、电压偏差过大、经济效益下降等不利影响。
因此，有必要对分布式光伏的最优接入方式和配置模型进行深入分析，寻找最佳解决方案，为分布式光伏接入配电系统的方案设计提供有力的参考借鉴。
4.1分析分布式光伏接入的配电系统的随机波动性
首先，利用最基本的统计原理，对分布式光伏配电系统的随机波动特性进行了分析和统计，并对其随机特性分布曲线和正态分布曲线进行了检验，描述了分布式光伏配电系统的随机特性分布趋势。其次，环境温度、辐射强度、风向等外界干扰因素的方差分析。分别对影响分布式光伏电池输出特性的各个因素进行分析，找出各个影响因素对分布式光伏电池输出特性的方差，并进行对比分析。最后，利用上述结果筛选出相关影响因素，以得到的影响因素为自变量，分布式光伏发电配电系统的输出为因变量，建立各影响因素与配电系统输出之间的多元线性回归分析模型，对分布式光伏发电系统的输出进行线性预测，从而得到分布式光伏发电系统输出的随机波动趋势。
4.2使用最小二乘法和加权马尔可夫链预测配电系统的短区间输出功率
用最小二乘法的线性拟合曲线代替传统的K均值有序聚类方法，对输出和辐射强度进行线性拟合，以线性拟合曲线为中心等分区间，对分布式光伏接入配电系统的处理条件进行分类。分析了分布式光伏配电系统不同时段输出的相关系数和权重，计算了各时段的转移概率矩阵，建立了加权马尔可夫链预测模型。根据不同时间段自相关系数加权求和的概率最大的原则来判断预测区间的当前状态，进而确定分布式光伏配电系统日平均出力的短期预测区间范围。
4.3通过调节有功功率优化分布式光伏接入的配电系统的确定性
分布式光伏接入的并网配电系统初始配置点应根据配电系统理想降损效果的2/3原则选择。以配电系统有功损耗最小化为配置目标，优化分布式光伏接入的并网配电系统的地址和容量，实现传统配电系统中太阳能的主动并网。通过牛顿-拉夫逊潮流计算，得到分布式光伏接入配电系统达到稳定状态时的静态分析数据信息，并利用雅可比矩阵得到分布式光伏接入配电系统节点电压和输出功率的灵敏度矩阵。在满足稳定状态的情况下，即使配电系统中的每个节点都满足并网限制，也可以对分布式光伏接入配电系统中节点的有功功率进行调整和配置，从而实现分布式光伏接入优化配电系统确定性的目的。
4.4优化分布式光伏接入的配电系统的并网运行区间
将分布式光伏接入的配电系统并网节点的电源容量作为目标函数，并以配电系统之路功率作为约束条件，建立起分布式光伏接入的配电系统并网系统区间优化的非线性回归方程，考虑接入到配电系统中的分布式光伏的出力及并网节点处的电压的不确定性，优化分布式光伏接入的配电系统并网运行区间。通过上述优化过程，需实现以下目标：优化后的最佳配置满足鲁棒性的最优解、末端电压提高3.3%～11.8%、首端功率达到[30.446,354.59]区间之内、首端有功功率的最大调峰达到354.59KW。上述方案的求解精确度高，并具备收敛迅速的特点，因此被广泛应用。
4.5设置分布式光伏接入的配电系统的可视化仿真平台
可视化仿真平台的设置主要被用来验证分布式光伏接入的配电系统的优化方案是否科学有效。对分布式光伏接入的配电系统的显示、调控进行模拟：
（1）向配电系统中输入已知数据信息，会模拟出分布式光伏接入的配电系统的拓扑结构图。拓扑结构图中能够呈现出达到稳态时系统的潮流分布情况、节点处电压、馈线支路输出功率等信息。
（2）对系统的初始状态进行分析，对馈线支路进行寻址，明确分布式光伏接入的配电系统并网的最优位置和容量信息，并将寻址的状态进行动态演示。
（3）模拟系统会根据分布式光伏接入的配电系统的情况不同，自行绘制出运行的曲线界面，将节点的电压和输出功率的变化趋势进行呈现，并在系统节点电压的约束之下，实现调节所有分布式光伏接入的配电系统的有功功率容量的目的。
结束语
社会发展与电力工业的关系越来越密切。随着电力用户需求的多样化，对电力系统的稳定运行提出了更高的要求。分布式光伏的应用已成为未来电力系统改进的趋势。因此，应提出分布式光伏接入配电系统的优化策略，以提高电力系统的运行质量和稳定性。
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