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摘要：本文首先阐述了分布式光伏并网发电系统的概念，之后着重从孤岛效应和电能质量方面介绍了分布式光伏并网发电对电网安全的影响，希望能为下一步研究提供参考。
关键词：分布式光伏；并网发电；电网安全；影响
截至2017年底，我国光伏发电装机量达1.3亿千瓦，同比增长68.7%，连续3年位居全球首位；新增光伏发电装机5306万千瓦，增幅达53.6%，连续5年位居世界第一，展现出广阔的发展前景。分布式光伏发电技术作为新型可再生能源发电技术的代表，凭借其资源丰富、无污染、并网流程简化等优点呈现出爆发式增长[1]。随着光伏发电技术的日渐成熟，未来将有大量的分布式光伏并网发电系统接入电网，大规模分布式光伏并网发电很可能会改变现有电网稳定的运行状态，对智能电网安全运行产生一定的影响。所以，开展分布式光伏并网发电对电网影响的研究工作，对构建稳定坚强智能电网具有重要意义。
1光伏发电及并网发电系统简介
太阳能光伏发电技术是指通过半导体界面的光生伏特效应将光能转换为电能的一种发电技术，其工作原理是半导体PN结的光生伏打效应。如图1是光伏发电原理示意图，在接受太阳光照射时，部分拥有特定能量的光子进入半导体内，将会产生带负电荷的电子和因失去电子而带正电荷的空穴，在PN结产生的静电场的作用下，电子将向N型半导体运动，而空穴则向P型半导体运动，并各自聚集在两电极部分，达到动态平衡后，PN节中会产生一定的电势差，如果接通外部负载，负载中就会有电流通过[2]。光伏电池阵列发出的直流电经过逆变器转化为符合要求的交流电后直接或通过变压器接入电网。
图1太阳能光伏发电原理示意图
图2是典型的分布式光伏并网发电系统控制示意图，可以看出其主要由光伏阵列、逆变器以及滤波器构成。在分布式光伏接入电网运行时，通过对光伏阵列的最大功率点跟踪MPPT和并网电流的检测，将信息实时传递到逆变器中，从而不断调节逆变器输出的电压电流，向电网提供合格的电能。
图2典型光伏并网发电系统控制示意图
2分布式光伏并网发电对电网的影响
2.1孤岛效应
当分布式光伏接入电网发电时，“孤岛效应”可能是对电网产生的最直接的影响。分布式光伏并网发电系统的孤岛效应是指与光伏发电系统连接的电网线路因故障停电时，客户端的分布式光伏发电系统没有及时检测出停电状态并脱离电网络，继续保持向所带负荷供电，形成公共电网无法控制的自给自足的供电孤岛。发生“孤岛效应”会对配电网和用户产生严重的影响和危害，主要表现为以下四个方面[3]：
(1)威胁电网运维人员的人身安全。当发生故障时，电网停止向供电，并网逆变器仍保持向周边电网供电时，若运维人员进行电力线路或电力设备检修，可能引发触电伤亡的严重事故；
(2)损坏用电设备。缺少了电网的支持，电力孤岛区域的供电电压和频率不稳定，如果孤岛运行的分布式光伏并网发电系统无储能元件或储能容量太小，用户负荷还会发生电压闪变，造成电力客户的电器设备损坏；
(3)损坏电网设备。供电恢复时，分布式光伏输出的电压和电网的电压可能不同步，恢复供电瞬间将产生很大的电流，对电网设备造成损伤；
(4)对用户电压产生影响。如果发生分布式光伏并网发电系统断开所并入电网的情况，其原有的单相供电模式可能会引起配电网内出现三相负载不对称的问题，从而对周边用户的电压质量带来影响。
2.2对电能质量的影响
所谓电能质量，是指电力系统不干扰或影响负荷运行的能力。下面从电压偏差、电压波动与闪变及谐波污染三个方面阐述分布式光伏并网发电对电能质量产生的影响。
电压偏差指的是电力系统改变运行方式或者负荷正常变化时，致使配电系统各点实际电压偏离额定电压的现象。现有的配电网通常呈现出辐射的形态，在电网稳态运行状况下，电压沿着馈线潮流方向逐渐降低。大量分布式光伏涌入电网发电后，电网的潮流分布改变，会引起馈线的各负荷节点电压被抬高，造成负荷侧电压越限。
所谓电压波动指的是电网电压有效值一系列随机的快速变动。电网的潮流决定了电网的电压分布情况，所以电网中负荷消耗和电源注入功率的变化都会引起电网各母线节点的电压波动。光伏发电的间歇性和波动性决定了其输出功率的不稳定性，从而引起电网电压波动。
分布式光伏所发的直流电流必须通过逆变转换为交流电才可并入公共电网，整流装置和逆变装置是分布式光伏发电系统接入电网后不可缺少的设备。整流和逆变装置具有很大的功率，在将分布式光伏所发的直流电流转变为交流电的过程中会产生大量的谐波。这些谐波注入电网后将带来很大的危害，一方面会降低电能在发、输、配、用过程中的效率，另一方面会严重减少电气设备使用寿命，甚至造成电气设备烧毁。加之，电网谐波很难被消除，大量的谐波累计会引发功率谐振，严重影响电力系统的电能质量。
大规模分布式光伏并网发电是未来发展趋势，从保障电网安全稳定运行的角度出发，笔者认为除了加强在诸如光伏并网发电系统的孤岛效应检测技术等技术层面的研究外，还需要在规划和技术标准方面积极应对分布式光伏发电并网给大电网带来的新问题
3结语
分布式光伏发电技术是解决能源和环境问题的有效途径，大规模分布式光伏并网发电是未来有利用效能源的快捷方式，但其在孤岛效应和电能质量方面给电网带来的影响不可忽视，开展分布式光伏并网发电对电网影响的研究工作很有必要。我们应该从网源协同的角度出发，通过科学合理规划，建立健全相关技术标准和规章制度，减少分布式光伏并网给电网带来的影响，确保电网安全稳定运行以及分布式光伏的健康发展。
参考文献
[1]娄素华，胡斌，吴耀武，等.碳交易环境下含大规模光伏电源的电力系统优化调度[J]电力系统自动化，2014，38(17):91-97.
[2]何娣.太阳能光伏并网发电系统的研究[D].西安:长安大学，2013.
[3]匡兆平.光伏发电对电网安全稳定的影响[J].江苏科技信息，2017，35:46-47.