摘要
分布式发电（DG）在配电网中的渗透率不断提高，给电压质量带来了挑战，如电压升高、电压不平衡和功率因数问题。DG，特别是光伏（PV）系统，具备主动和 reactive 功率控制功能，可以用于本地电压支持，从而提高配电网的承载能力，避免或延迟电网强化。
技术背景
DG的注入功率会导致电压升高，而reactive 功率控制可以调节电压。本地控制结构，如固定功率因数控制、cosφ(P)控制、Q(U)控制和P(U)控制，可以根据电网状况提供或吸收reactive 功率，从而提高电压稳定性。
监管框架
许多国家在电网代码和指南中规定了DG的reactive 功率控制能力，但具体参数设置因地区而异。例如，德国要求MV级DG的功率因数为0.95，LV级为0.95，而美国则允许DG主动参与本地电压调节。
对电网运行和规划的影响
- 电网承载能力：
- reactive 功率控制可以显著提高配电网的承载能力。德国案例研究表明，与无控制策略的情况相比，reactive 功率控制可以使PV承载能力中值提高70%至90%。
- 成本效益分析表明，与传统的电网强化相比，PV reactive 功率控制具有显著的成本节约潜力。
- reactive 功率需求：
- DG的reactive 功率控制可能会增加配电网的reactive 功率需求，导致额外的电网损耗或对reactive 功率补偿器的需求增加。
- 不同控制策略对reactive 功率需求的影响不同，例如，Q(U)控制对reactive 功率需求的影响较小。
- 现有电压调节方案：
- DG的reactive 功率控制可能会影响传统的电压调节方案，如OLTC和线路电压调节器。
- 适当设置的Q(U)控制可以有效地支持电网电压，同时减少电压调节器的操作次数。
- 电压稳定性：
- Q(U)控制是一种闭环调节，如果控制参数设置不当，可能会导致电压稳定性问题。
- 案例研究表明，在合理的参数设置下，Q(U)控制可以稳定运行。
主动和reactive 功率控制
- 除了reactive 功率控制，PV系统还可以提供本地主动功率削减，例如Q(U)/P(U)控制和固定70%功率限制。
- 结合主动和reactive 功率控制可以提高电网承载能力，并具有成本效益。
- 主动功率削减可能会导致PV发电损失，需要权衡电网承载能力和发电损失之间的关系。
新趋势
- DG的本地电压支持功能正逐渐成为一项成熟技术，并要求在电网代码和指南中体现。
- 需要进一步标准化DG参数化和运行，以减少现场参数设置错误。
- 未来，DG系统将提供更多辅助服务，如频率控制、拥堵管理、备用容量和黑启动能力。
- 本地控制和集中控制结构的结合将发挥重要作用，实现DG系统的快速响应和整体优化。
结论
DG的本地电压支持功能可以有效提高配电网的承载能力，并具有成本效益。不同控制策略对电网运行和规划的影响不同，需要根据具体情况选择合适的策略。未来需要进一步标准化DG参数化和运行，并探索本地控制和集中控制结构的结合。
