分布式光伏发电基本原理以及并网对电网运行的影响

分布式光伏发电基本原理以及并网对电网运行的影响

光伏发电基本原理

光伏发电利用天阳能电池（一种类似于晶体二极管的半导体器材）的光生伏特效应直接把太阳的辐射能转变为电能，太阳能电池的基本特征和二极管类似，可以用简单的PN结来说明，当具有能量光子射入半导体时，光与构成半导体的材料相互作用产生电子和空穴（因失去电子而带正电的电荷），如半导体中存在PN结，则电子向N型半导体扩散，空穴向P型半导体扩散，并分别聚集于两个电极部分，若太阳能电池两端接负载，负载有电流而过，单片太阳能电池是一个薄片状的半导体PN结，标准光照条件下，额定输出电压为0.5V左右，为了获得较高的输出电压和较大的输出功率，需将多片太阳能电池采用串并联的方式连接在一起使用。太阳能电池的输出功率随光照强度不同呈现随机性特征，在不同时间、不同地点、不同安装方式下、同一块太阳能电池的输出功率也不同。

太阳能光伏发电太阳能每秒钟到达地球的能量为1.7*1014kwh,若到达地球表面0.1%的天阳能转为电能，转变率按5%计算，则每年发电量可达7.4*1013kwh，相当于目前全世界能耗的40倍。太阳能的利用形式主要有光热利用、光化学转换、光伏发电三种形式。

光伏发电系统分为独立光伏发电系统和并网光伏发电系统，离网光伏发电系统，是末与公共网相连接的太阳能光伏发电系统，主要由太阳能电池组件，控制器，蓄电池组成，若为交流负载供电，还需要配置交流逆变器，包括边缘地区的村庄供电系统，太阳能用户电源系统、通信信号电源、太阳能路灯等各种带有蓄电池的可以独立运行的光伏发电系统。并网光伏发电系统是指发出的直流电能经转换后直接接入公共电网的光伏发电系统，可分为带蓄电池和不带蓄电池两种，带蓄电池并网光伏发电系统具有可调度性，可以根据需要并入或退出电网，同时兼具备用电源功能，按容量和接入方式不同可分为大型集中式并网光伏电站和小型分布式并网光伏两种。

并网对电网运行的影响：

由于分布式光伏发电的随机性和不确定性，大量分布式光伏系统并网运行会对配电网安全稳定运行造成影响，当线路负载或线路类型不同时，分布式光伏系统接入后对电网的影响也有所不同，本章将主要关注其对网络损耗，线路负载率及电压分布的影响。

1、分布式光伏不同接入位置的网络损耗：当分布式光伏以线路最大负荷的20%容量接入到线路不同位置，其网损水平逐渐减小，当分布式光伏接入到线路末端时，其网损最小。

2、分布式光伏不同接入容量的网络损耗：不同容量分布式光伏单点接入线路时，随着接入容量的增大，线路网损呈现先降后升的趋势，若接入容量进一步增加，分布式光伏出力增加，会出现功率倒送的情况，线路网络损耗也逐渐增加，同时若线路负载不断增加，分布式光伏对线路网损的影响也会逐渐增大。

3、分布式光伏分散接入的网络损耗：与单点接入相比，分散成多个分布式光伏的接入方式的网络损耗明显减小，而且越靠近线路首端，孤损效果越明显，这是由于多点接入时，分布式光伏的部分电能得到了就地负荷的消纳。

分布式光伏对线路负载率的影响：

当分布式光伏接入容量小于接入点下游负荷时，线路潮流方向并未改变，但接入点前端线路的负载率会下降，当分布式光伏接入容量大于接入点下游负荷时，将出现双向潮流，随着分布式光伏容量的持续增加，将出现反向潮流大于原有潮流情况，引起线路负载率增大。

并网位置对电压分布的影响：

分布式光伏接入后，线路各节点电压均有一定的提升，随着接入点逐渐靠近线路末端，末端电压提升水平越来越明显。

并网容量对电压分布的影响：

当分布式光伏接入容量较小时，线路整体电压变化趋势是从首端到末端逐渐降低，随着接入容量的增加，线路各节点电压均有所上升，其中越靠近接入点，其上升作用越为明显，当接入容量超过一定容量时，线路末端的电压水平将超出规定范围，影响电网安全运行，此时应通过降低分布式光伏发电容量或调节变压器分接头等手段，保证电网稳定运行。

分布式光伏多点点对电压分布的影响：

当分布式光伏接入位置一点固定时，另一接入点逐渐靠近末端，分布式光伏对末端电压分布的提升和改善作用越明显，其趋势与分布式光伏接入不同位置时一致，当分布式光伏分散接入到不同点时，对该点的电压降落有明显的提升作用，因此，分布式光伏多点接入，有助于提升电网整体电压水平，使得各点电压趋于平衡。