分布式光伏系统接入对配电系统的影响分析及应对措施

随着近年分布式光伏广泛接入，其随机性、波动性、不可控性，

以及空间分布差异大、不能突破资源上下限进行调节等特质，使得整

个电网系统正在发生着重大的变化。配电网是从输电网或地区发电厂

接受电能，通过配电设施就地分配或按电压逐级分配给各类用户的电

力网，是由架空线路、电缆、杆塔配电变压器、高低压开关柜、无功

补偿电容、计量装置以及一些附属设施等组成的一般采用闭环设计、

开环运行，其结构呈辐射状。

分布式电源接入配电网，使配电系统中发电与用电并存，配电网

结构从放射状结构变为多电源结构，短路电流大小、流向以及分布特

性均发生改变，配电网从“无源”向“有源”转变，功率从单向流动

向双向流动转变。传统的配电变压器无法满足电压频繁波动状态下的

调压需求。

市场投资方面，大量分布式光伏接入配网，使得国家对配网的投

资和技术革新同步加大；市场主体方面，除原先电网公司外，呈现出

分布式光伏业主（投资商）、分布式能源运营商、综合能源服务商、

负荷聚合商、平台服务商等众多新主体多元化；业务运营方面，出现

了全部上网、自发自用、余电上网、微电网、增量配电、虚拟电厂市

场交易等横向多能源-多服务-多样化运营模式；用户需求方面，除安

全、价格的电力供应外，绿色、灵活、个性化、可持续也逐渐成为基

础需求；技术支撑方面，分布式能源之间互联、分布式光伏与电网之

间互动、市场主体资源共享都需要数字化、人工智能、边缘计算、区

块链等技术支持。

这些变化势必对未来电网的运行模式和技术支撑带来深远的影

响。

影响一：电力消纳的影响

分布式光伏发电的输出因受光照、风力、温度等自然条件不可控

因素影响，以多点、多元、分散、间隙、随机的高比例接入配电网，

让电网消纳始终处于波动状态，不易控制，维护复杂，对电力平衡调

节和电网安全承载带来较大的隐患。

影响二：电能质量的影响

光伏电站接入电网后，公共连接点的电压偏差应满足

GB/T12325-2008《电能质量供电电压偏差》的规定。公共连接点的电

压波动应满足GB/T12326-2008《电能质量电压波动和闪变》的规定。

光伏电站接入引起的公共连接点电压变动最大不得超过3%。公共连

接点的三相电压不平衡度应不超过GB/T 15543-2008《电能质量三相

电压不平衡》规定的限值，公共连接点的负序电压不平衡度应不超过

2%，短时不得超过4%；其中由光伏电站引起的负序电压不平衡度应

不超过1.3%，短时不超过2.6%。光伏电站向公共连接点注入的直流

电流分量不应超过其交流额定值的0.5%。

影响三：配网电压的影响

配电网一般呈辐射状，稳态运行状态下，电压沿馈线潮流方向逐

渐降低。接入光伏电源后，由于馈线上的传输功率减少，使沿馈线各

负荷节点处的电压被抬高，可能导致一些负荷节点的电压偏移超标，

其电压被抬高多少与接入光伏电源的位置及总容量大小密切相关。通

常情况下，可通过在中低压配电网络中设置有载调压变压器和电压调

节器等调压设备，将负荷节点的电压偏移控制在符合规定的范围内。

对于配电网的电压调整，合理设置光伏电源的运行方式很重要。如规

定光伏电源必须参与调压，吸收线路中多余的无功。在夜间重负荷时

间段，光伏电源通常无出力，但仍可提供无功出力，改善线路的电压

质量。

光伏电源对电压的影响还体现在可能造成电压的波动和闪变。由

于光伏电源的出力随入射的太阳辐照度而变，可能会造成局部配电线

路的电压波动和闪变。故分布式光伏并网接入时，对接入位置和容量

进行合理的规划很重要。光伏电站在配电网电压异常时的响应要求如

下表。

表1：光伏电站在电网电压异常时的响应要求

光伏发电系统具备一定的耐受系统频率异常的能力，应能够在下

表所示电网频率偏离下运行。

表2：光伏电站在电网频率异常时的响应要求

影响四：系统保护的影响

光伏发电系统的接入使传统的配电网由辐射式变为多电源网

络，潮流将不再单向地由变电站母线流向各个负荷节点，而可能出线

逆流，出线多种复杂的电压分布情况。光伏发电系统受自然条件变化

的影响较大，输出功率的不确定性会导致并网后的各种负荷分布情况

交替出现，也使系统潮流具有一定的随机性和复杂性。

影响五：运维安全的影响

分布式光伏产生孤岛效应时，会对电网检修工作人员的安全产生

威胁，检修故障危害指数升高，严重影响配电网供电可靠性。

影响六：对配电网规划的影响

由于分布式光伏发电系统一般直接并网于配电网，因此，当其

大量上网时，将会极大地影响配电系统的设计、控制和运行，影响系

统的安全性和可靠性。这就要求传统的配电网规划方法做出相应的改

变。（1）由于大量光伏发电系统的接入为系统提供电能，使得配电

网规划人员更加难于准确预测负荷的增长情况，从而影响后续的配电

网规划的准确性。（2）光伏发电系统虽然可以减少电能损耗，并且

可以减少对电网升级的投资，但是如果光伏发电系统的位置和容量选

择不合适，反而会导致电能损耗的增加，致使网络中一些节点电压的

下降或出现过电压，同时还会改变故障电流的大小、方向和持续时间。

为应对分布式光伏大比例接入配电网所带来的影响，政府机构、

电网公司、电力企业、科研院所等集思广益，从政策、技术、市场、

平台、项目等多角度提出相关方案，引导和加强配电网升级改造，努

力做到分布式光伏应接尽接。

应对方案一：分布式光伏+储能

储能装置可以通过适当充放电平滑电源的输出功率，从而减少分

布式光伏接入时带来的冲击或波动，将分布式光伏与储能技术结合，

可大大提高电网系统能源利用率和经济性，提升分布式光伏并网规模。

应对方案二：加强配电网设备感知调控能力

运用智能并网断路器或适配用户并网逆变器通讯模组等方式，实

现分布式光伏监测和安全并网管控，构建起配电设备智慧互联体系，

以加强配电装置与数字新技术融合，实现配电站房、配电线路、分布

式光伏、充电站/桩等配电网运行状态和环境信息的全景感知。

应对方案三：柔性交直流混合控制技术

应用类似于能量路由器的设备或系统聚合台区内分布式资源构

建微电网，实现单微网内协调自治、多微网间能量互济、微网与配电

网间的协同优化等运行策略，实现高比例分布式发电等灵活资源与电

网间高效协同，满足区域可靠供电需求。

应对方案四：并网安全稳定性策略

建立光伏发电单元仿真模型、场站详细仿真模型及参数库，系统

仿真还原大规模光伏脱网事故，模拟光伏并网对电能质量的波及关系，

明确光伏发电并网稳定边界条件和技术要求以及高/低压穿越、电网

适应性等并网试验。另外，加强光伏场站主动支撑控制系统，实现场

站对系统电压、频率的快速响应，以具备快速的穿越或切除能力，保

证电网的稳定性。

应对方案五：离线在线分析实现可调度性

对光伏发电进行离线、在线分析，用概率来协调光伏发电并网所

带来的各种不确定的问题，监控和分析接入电网的运行风险，在线跟

踪电网运行状态的变化过程，以合理安排和优化电网运行方式。

应对方案六：数值模拟与功率预测

通过典型天气识别、人工智能建模、功率预测模型和自适应切换

系统，提升不同天气过程模拟与预测能力的数值分析素材，对未来光

伏资源变化趋势进行分析，建立分布式光伏波动过程与功率预测的关

联关系，最大程度预测光伏发电功率。