【中玻網(wǎng)】各國以太陽(yáng)能光伏形式為主的分布式發(fā)電正在迅猛發(fā)展。德國的屋頂光伏安裝量已經(jīng)增長(cháng)到10GW以上。雖然相關(guān)部門(mén)補貼按月下調，但由于電價(jià)飛漲，這一趨勢未見(jiàn)衰退。美國已經(jīng)達到每四分鐘就有一個(gè)光伏系統被安裝的程度，屋頂分布式在其中的貢獻功不可沒(méi)。日本在過(guò)去的一年由于政策支撐和市場(chǎng)模式設計失敗，屋頂租賃等新興分布式模式未達到預期效果。但日本地方相關(guān)部門(mén)力爭在今年改進(jìn)中介方式，提高成交量，比如將太陽(yáng)能發(fā)電可用作應急儲備電源等。中國的分布式光伏在2013年更加大踏步前進(jìn)，共有15個(gè)支持政策相繼出臺�！笆濉币巹澋�35GW光伏發(fā)電容量中，有20GW將為分布式發(fā)電。從技術(shù)角度，即使是在新能源法EEG已經(jīng)出臺近14年的德國，分布式光伏并網(wǎng)還是在給電網(wǎng)公司們帶來(lái)不小的困難和“額外工作”，900家電力系統運營(yíng)商中只有10％號稱(chēng)可以讓光伏大規模的分布式接入（大規模接入的定義：光伏電源安裝量大于平均負荷值），并穩定運行其網(wǎng)絡(luò )。筆者就曾經(jīng)有過(guò)給德國配電網(wǎng)運營(yíng)商提供光伏電站并網(wǎng)優(yōu)化方案的經(jīng)驗，在這一過(guò)程中開(kāi)發(fā)商、設備商和電網(wǎng)運營(yíng)商之間的并網(wǎng)技術(shù)博弈可見(jiàn)一斑。

　　1、對配網(wǎng)局部電壓穩定的影響

　　中國早期建設的10kV配電線(xiàn)路多數是單輻射狀分布供電，系統安全性較低。在城區配電網(wǎng)絡(luò )建設與改造中逐漸考慮建立環(huán)網(wǎng)供電、開(kāi)環(huán)運行的模式。在各種配網(wǎng)結構中，靜態(tài)和動(dòng)態(tài)電壓的變化都會(huì )對線(xiàn)路保護、系統運行安全造成影響。穩態(tài)運行狀態(tài)下，電壓理論上沿傳輸線(xiàn)潮流方向逐漸降低。分布式光伏接入后，由于傳輸功率的波動(dòng)和分布式負荷的特性，使傳輸線(xiàn)各負荷節點(diǎn)處的電壓偏高或偏低，導致電壓偏差超過(guò)安全運行的技術(shù)指標。圖1中描述了分布式光伏接入配電網(wǎng)對于局部電壓影響的原理，在大規模分布式光伏接入后，配電網(wǎng)局部節點(diǎn)存在靜態(tài)電壓偏移的問(wèn)題。配網(wǎng)中尤其是低壓網(wǎng)絡(luò )對電壓變化比較敏感，若想舒緩這種影響，需要在中低壓變化器選型中使用可控型變壓器。

　　2、對電網(wǎng)頻率穩定性的影響

　　德國大規模發(fā)展分布式光伏的經(jīng)驗教訓告訴我們，小出力照樣會(huì )引起電力系統頻率穩定性問(wèn)題。如前文所述，當德國分布式，尤其是屋頂光伏安裝容量達到3GW的水平后，德國具備的備用電源即所謂的一次調頻將不能滿(mǎn)足分布式光伏電源同時(shí)切出的出力損失。原因在于，德國中壓并網(wǎng)導則生效之前，舊的小型光伏逆變器設計參數中，當電網(wǎng)頻率超過(guò)50.2Hz即會(huì )直接脫網(wǎng)而不參與電網(wǎng)系統服務(wù)，即不對電力系統故障情況下做出貢獻。在其他光伏安裝量較多的國家，強調并網(wǎng)電源的頻率安全運行范圍和發(fā)生頻率過(guò)限后的脫網(wǎng)時(shí)間也逐漸在并網(wǎng)導則中體現。

　　3、對故障中短路電流的貢獻

　　傳統的同步電機具有提供短路電流的能力，在與電網(wǎng)提供的短路電流疊加后可以確保線(xiàn)路保護在1~2個(gè)周波時(shí)間斷開(kāi)。然而，光伏逆變器由于能量密度有限，其中電力電子元件過(guò)流能力限制，并不能提供較高的短路電流。通過(guò)實(shí)驗和動(dòng)態(tài)模仿，一般認為光伏逆變器的短路電流只比額定電流大25％以?xún)�。即使在全部相關(guān)標準中，也只要求逆變器提供1倍額定的短路電流。這導致在大規模接入分布式光伏的情況下，傳輸線(xiàn)發(fā)生短路故障時(shí)，由于光伏逆變器短路電流能力不足，線(xiàn)路上的故障無(wú)法被檢驗并且使保護響應。尤其是在傳統的三段式保護中，瞬時(shí)電流速斷保護可能會(huì )不能被識別。根據光伏電站并網(wǎng)分析經(jīng)驗，并網(wǎng)點(diǎn)的短路電流主要由接入的主網(wǎng)提供，并網(wǎng)點(diǎn)連接的網(wǎng)絡(luò )是否“堅強”整體決定了分布式的短路能力。光伏發(fā)電站貢獻短路電流造成中低壓設備的改造問(wèn)題，如對電流保護、中壓開(kāi)關(guān)和電流互感器等元器件的重新選型。因此，光伏發(fā)電系統的短路電流貢獻應當在配電系統規劃、分布式系統設計中被充分考慮。

　　4、對電能質(zhì)量的影響

　　諧波主要是指電流諧波，由光伏逆變器的電力電子元件引起，一般情況下只有通過(guò)測試分析才可以識別。閃變主要指電壓的快速波動(dòng)引起用電端可人為感知的效應。光伏發(fā)電系統中也是由同時(shí)快速投切的并網(wǎng)逆變器造成的。如果分布式光伏逆變器出廠(chǎng)測試不達標，較差的電能質(zhì)量較好壞情況下會(huì )對附近發(fā)電系統、敏感用電設備、信號傳輸造成破壞和干擾。分布式光伏產(chǎn)生的諧波和閃變對電網(wǎng)和負荷的影響，除了以上提及的因素外，還依賴(lài)于并網(wǎng)點(diǎn)的短路容量和同一中壓升變壓器下并網(wǎng)的分布式電源總量。太陽(yáng)能光伏電站的電能質(zhì)量應當滿(mǎn)足相關(guān)國家和地方并網(wǎng)標準，有關(guān)電流諧波和電壓閃變指標應當有具體量化。圖二即為按照德標分析的分布式光伏電站案例，可以看到低次諧波和中間諧波均有不同程度的超標，此案例電站需要進(jìn)行重新測試或電能質(zhì)量?jì)?yōu)化。