筆者從此前的村級扶貧調研及一些業內人士反饋中得知，當某一較小區域，譬如一個100戶的自然村，分布式戶用（5KW/戶）光伏裝機量超過一定數量時，總會出現并網電壓躍變、個別逆變器頻繁的并網-脫網-并網等異常現象，并且這一現象并不是個案，依據筆者了解，河北平山、安徽六安等地的村級戶用扶貧項目安裝較多的村落均有發生。

國網公司中國電力科學研究院新能源研究中心馮凱輝此前表示，分布式光伏穿透功率的增加給現有電網以及分布式光伏的控制帶來一系列挑戰，穿透功率越大，挑戰越大。尤其是在農村等薄弱電網，分布式光伏高密度接入時的電壓控制與電能質量問題值得關注。

注：分布式光伏穿透功率是指系統中分布式裝機容量占系統總負荷的比例。

馮凱輝就分布式光伏接入引起的電網異常歸納為三點，第一是會造成電網無功電壓的異常；第二是會產生諧波諧振；第三是會引起繼電保護的異常。

其一、就無功電壓異常而言，在線路始端電壓保持不變的情況下,配電網接入單個分布式光伏后,沿著饋線方向的線路電壓分布隨分布式光伏容量的增加可能會有四種情況：

※逐漸降低

※先降低后升高，再降低

※先升高再降低

※一直升高

電力學報《分布式發電對配電網電壓的影響》一文中，對分布式電源接入后對電網電壓的影響給予詳細分析。

仿真分析結果顯示，一定容量的分布式發電接入配電網絡, 會對饋線上的電壓分布產生重大影響。具體影響的大小, 與分布式發電的總容量大小、接入位置及功率因數有關。傳統配電網一般呈輻射狀, 穩態運行情況下, 電壓沿饋線的潮流方向逐漸降低。接入DG（分布式電源）后, 在穩態情況下, 由于饋線上的傳輸功率減少以及DG輸出的無功支持, 使得沿饋線的各負荷節點處的電壓有所提高。而電壓被抬高多少與接入的DG的位置、總容量的大小及其功率因數有關。

“DG的位置和容量是設計一個分布式系統不可缺少的前提條件。由于分布式電源一般都接入用戶側, 因此要根據客戶終端所需的容量和所處環境的地理位置, 綜合考慮各種衡量指標, 確定所要采用的發電方式。分布式電源的位置不僅要考慮周邊的能源、交通運輸、地理環境等因素, 還要考慮其布置是否合理, 使線路損耗盡可能小, 從而改善系統的經濟性、可靠性和靈活性。”

“另外, DG在實際運行中, 要進行調壓和無功優化。依據實際仿真, 分布式發電并入系統, 使得電壓被抬高, 某些節點電壓甚至超過上限, 對用戶造成影響; 而分布式發電的退出,使得依靠DG 支撐的饋線電壓下跌, 帶來電能質量問題, 所以DG并入配電網一定要進行調壓。”

“含分布式電源的配電網由于分布式電源的總容量有限, 分布式電源接入后, 只能在一定程度上改善配電網的無功不足而且有些分布式電源不但不能提供無功功率反而會消耗無功功率,這樣會進一步加劇無功不足; 實際配電網中動態負荷的無功需求量也會隨著分布式電源的啟停而變化, 所以需要進行一定的無功補償, 即在分布式發電接入地點安裝適當的無功電壓支撐設備, 如電容器等, 在分布式發電運行時投運。”

其二、諧波諧振；分布式光伏集群中大量逆變器的引入，使得配電網成為含有多個固有諧振點的復雜高階網絡，光伏出力具有諧波頻譜寬、幅值波動大等特征，容易激發引起諧振。


注：在物理學里，有一個概念叫共振：當驅動力的頻率和系統的固有頻率相等時，系統受迫振動的振幅最大，這種現象叫共振。電路里的諧振其實也是這個意思：當電路中激勵的頻率等于電路的固有頻率時，電路的電磁振蕩的振幅也將達到峰值。實際上，共振和諧振表達的是同樣一種現象。這種具有相同實質的現象在不同的領域里有不同的叫法而已。

固德威太陽能學院王五雷就多機并聯諧振原因給出了分析，首先多機并網逆變器系統中，單個并網逆變器大都采用無隔離變壓器的拓撲結構，且一般采用LCL濾波器，后面的L為等效電感。采用LCL濾波器的設計會使逆變器系統頻帶中存在諧振頻率點。

其次、無隔離變壓器的拓撲結構客觀上又建立了多逆變器間的關聯與耦合，其中各自逆變器的LCL濾波回路相互的關聯以及線路上分布參數阻抗的影響，使多逆變器的輸出回路構成了一個復雜的高階電網絡。這一高階電網絡的存在不僅會導致逆變器輸出諧波電流放大，嚴重時則可能會導致多逆變器并聯系統的諧振。

再者、隨著并網發電系統穿透率的提升，公共連接點(points of commonconnection，PCC)阻抗的變化會使PCC處的電壓對功率波動更加敏感，而PCC處的電壓波動又可能導致局部逆變器并網系統的諧振，這一局部逆變器并網系統的諧振又可能進一步導致全局并網系統諧振的發生。

對于諧波的抑制，固德威也提出了自己的解決思路。王五雷表示，現在解決諧振的辦法有無源阻尼法、APF等，它們能暫時抑制諧振問題，但是其增加了成本，并且以犧牲系統效率，損失發電量為代價。

同時，考慮到電網阻抗的多變性，所處電網的容量不同，各個系統并網逆變器運行的臺數也不盡相同導致并網諧振現象具有一定的隨機性。故現有技術一方面可能會影響逆變器濾波性能，另一方面也會增加系統損耗，降低系統效率，且抑制諧振技術往往以犧牲逆變器的輸出特性為代價，在正常并網情況下無法保證電網的友好性。因此現有技術無法滿足各類型電網的并網要求。

固德威在逆變器軟件中增加了智能有源阻尼抑制算法，提供了一種既保證正常情況下的輸出特性，又能保證高阻抗等諧振狀態下系統的穩定性的諧振抑制方法，得以較好的解決了弱網條件下諧振的問題。該技術也成功應用在金寨等多個扶貧項目中。

其三、繼電保護異常；分布式光伏提供的短路電流可以使繼電保護失去選擇性導致誤動，或者失去靈敏性導致拒動 。


馮凱輝表示，“國網電科院此前對很多廠家的逆變器做過一些測試，不同的逆變器提供的感應電流不一樣。按目前的分布式光伏電網容量，經調研分析，可以將現有配電網的保護由單項改成雙項，繼而滿足當下分布式光伏的接入，但是隨著分布式裝機容量的進一步增加，繼電保護還是會受到一定的影響。”

同時，馮凱輝選取了兩個典型的案例給予了分析和改造方法：

案例1、北京市區分布式光伏規劃

算例為北京某110kV變，共16條10kV出線，平均負荷23MW，最大負荷40MW，8個光伏并網點：

?總網損隨光伏裝機容量增大呈現先降后升的趨勢；

?光伏30MW時總網損最小，比未接光伏時網損減小了12% 。

分布式光伏發電的接入增大了母線電壓波動幅度，雖未越限，但增加了配電網電壓調節難度；需采取措施控制母線電壓波動幅度，如利用光伏逆變器的無功-電壓調節能力。
接入之后增加了電網波動的幅度，沒有越線，但是增加了調頻的難度。所以采取的改進措施就是利用光伏逆變器自身的無功電壓調解能力，來控制電壓的波動幅度。為此，電科院還專門研發了能夠協調控制多臺逆變器的就地協調控制器。

每個光伏匯集點安裝就地協調控制器，實現對逆變器的快速無功調節，并進行通訊協議轉換；各光伏匯集點信息經加密無線傳輸，通過安全隔離后進入無功電壓協調控制系統，從而實現光伏集群的多點、分層融合組網無功電壓優化控制。
案例2、淶水縣寺皇甫村光伏扶貧項目

河北省淶水縣寺皇甫村目前由周邊35kV城東站義安鎮10kV線路供電，包含4個10kV臺區。規劃100戶，每戶安裝3kW光伏，總容量300kW


光伏接入后出現的問題：末端電壓超過1.1pu；部分臺變接近過負荷。

對于上述異常問題的解決，馮凱輝給出了如下的改造方案：


改造方案第一步：部分光伏+負荷改接線，使各臺變接入容量盡量均衡，并縮短末端光伏接入距離；


改造方案第二步：加強主干線路，敷設雙回線或改為更大截面導線


當然，加裝儲能無疑是一種減少局部電網異常的有效辦法。德國等分布式光伏高滲透率的國家，他們的解決方法是加儲能裝置，基本實現分布式光伏的就地消納，盡量減少對電網的擾動。譬如固德威的雙向儲能逆變器ES系列，即可實現光伏所發的電力在白天優先供負載使用，多余的部分存儲在蓄電池中，如果再有多余則賣到電網，晚上優先從蓄電池中放電使用，不足部分從電網購買，太陽能電力可以做到80%以上的自發自用。

從遠期而言，固德威也提出了局部區域高比例容納并消納分布式光伏電力的解決思路，其推出SMES智慧能源管理系統，以期在局部范圍內，結合售電側改革，更好的調度管理分布式光伏電力。譬如，固德威總經理黃敏此前表示，“可以借助智慧能源管理平臺SEMS平臺對自有的光伏電站做發電量預測，預測未來三天或一周的發電量和用電量，兩相比較，可以知道自己生產的電力是不足還是富余，我們可以在SEMS平臺上發出需求指令，就近在社區或工業園區購買或者銷售自己生產的太陽能電力”。

然而，在國內目前的政策環境之下，加之儲能的高成本，一般而言，加裝儲能還不具有經濟性。從《太陽能發展“十三五”規劃》得知，“十三五”期間將大力發展分布式應用，各類示范園區及整村推進的光伏扶貧項目，勢必將引起局部區域分布式光伏裝機的迅速增加。所以，在設計階段，提前考慮合理的裝機分布和并網點顯得格外重要。