概述

在分布式光伏（Distributed Photovoltaic, DPV）系统中，电能质量（Power Quality, PQ）问题直接影响电网稳定性、设备寿命及用户用电体验。

对电网稳定性的影响

（1）电压波动与闪变

• 原因：光伏出力受光照变化影响（如云层遮挡），导致逆变器输出功率快速波动，引发公共连接点（PCC）电压波动。
• 风险：

1. 电压偏差超出国标（如GB/T 12325规定±10%）时，可能触发保护装置跳闸。
2. 频繁闪变（如短时电压变动）引发电灯闪烁，影响敏感负荷（如医疗设备、精密仪器）。

(2) 谐波污染

• 来源：逆变器开关器件（IGBT）的高频切换产生谐波（尤其3次、5次、7次）。
• 危害：

1. 导致变压器、电缆过热，降低设备寿命（谐波损耗Ph=Ih2R）。
2. 干扰继电保护装置误动作（如零序谐波引发漏电保护误判）。

(3) 三相不平衡

• 原因：分布式光伏单相接入比例高，或光照不均导致各相出力差异。
• 后果：

1. 中性线过载（不平衡电流叠加），增加线路损耗。
2. 旋转电机（如电动机）发热加剧，效率下降。

对用户侧的影响

(1) 敏感负荷保护

• 案例：数据中心、半导体工厂等对电压暂降（<10ms的电压跌落）极其敏感，可能导致生产中断。
• 光伏的贡献：若光伏系统未配置动态电压恢复器（DVR），其并网切换可能加剧暂降问题。

(2) 计量误差

• 谐波影响：非正弦波导致传统电磁式电表计量偏差（电子式电表受影响较小）。
• 方向性错误：光伏反送电能时，若谐波含量高，可能引起双向计量误差。

对光伏系统自身的影响

(1) 逆变器寿命缩短

• 谐波自损：逆变器输出谐波会反馈至自身直流侧，导致电容、电感元件过热。
• 电网电压异常：电压过高时，逆变器可能主动脱网（如IEEE 1547规定的110%限值），减少发电收益。

(2) 保护装置误动作

• 孤岛效应：电网故障时，若光伏系统未及时检测并脱网（反孤岛保护失效），可能危及维修人员安全。
• 过频/欠频保护：电网频率波动时，光伏系统频繁启停，加速设备老化。

解决方案

硬件层面

谐波抑制：

• 加装有源电力滤波器（APF）或LCL滤波电路（逆变器侧）。
• 选用多电平逆变器（如T型三电平），降低开关谐波。

电压调节：

• 部署静态无功补偿器（SVG）或智能逆变器（支持Q-V下垂控制）。
• 配置储能系统（平抑功率波动）。

控制策略

• 最大功率点跟踪（MPPT）优化：采用扰动观察法+平滑算法，减少功率突变。
• 虚拟同步发电机（VSG）技术：模拟同步机惯性，增强电网抗扰动能力。

标准与监测

• 合规性：遵循IEEE 1547、GB/T 19939等标准，定期测试谐波、闪变等指标。
• 实时监测：安装电能质量分析仪（如Fluke 435），定位问题源头。

安科瑞电能质量治理产品

总结

分布式光伏的电能质量问题不仅威胁电网安全，还影响用户设备和自身经济性。解决需“预防+治理”结合：

1. 设计阶段：优选低谐波逆变器，合理规划接入容量。
2. 运行阶段：加装补偿装置，实时监测数据。
3. 政策层面：完善标准（如GB/T 36547），强制接入检测。

电能质量优化是分布式光伏规模化应用的前提，也是新型电力系统构建的关键技术挑战。