★ 甘杰豪（广东晶站通电力设计有限公司，广东 佛山 528200）

关键词：智能化配电网；光伏电力；电力接入；接入技术

近年来，全球能源结构经历转型，可再生能源迅速发展，光伏发电作为一种清洁、可持续的能源形式，已经在全球范围内得到广泛应用。特别是在我国，随着政策支持的增强和技术的不断进步，光伏发电系统的装机容量逐年攀升，成为能源生产的重要组成部分。然而，光伏发电由于具有波动性和间歇性特征，因此在接入电网时极有可能会影响电网的稳定性产生不利影响，尤其是在大规模并网的情况下，如何确保电网的安全、稳定运行成为了亟待解决的关键问题^[1,2]。传统的光伏电力接入技术虽然在一定程度上实现了光伏发电与电网的连接，但无法有效解决功率波动大、电网响应慢等问题。这些问题不仅影响了光伏电力的稳定输出，也限制了其利用率的提升。

智能化配电网作为一种集成先进信息技术与自动化控制技术的现代电力网络系统，为光伏电力接入提供了新的解决方案。通过智能化算法、实时数据分析和动态调度，智能化配电网能够实现对光伏电力输出的精准调控，有效协调了光伏发电与电网负荷之间的关系，减小了功率波动，从而提升了电网的稳定性与光伏电力的利用率。特别是在光照变化、负荷波动较大的情况下，智能化配电网能够及时响应并调整运行策略，避免了电网出现过大波动。

本文旨在探讨基于智能化配电网的光伏电力接入技术，分析当前光伏接入电网中存在的问题，提出智能化配电网的应用策略，并通过实验验证其在不同电网环境下的应用效果。

1   基于智能化配电网的光伏电网功率波动控制

光伏发电受太阳辐照强度、气象条件等因素的影响，其输出功率具有较强的波动性和间歇性，容易导致电网电压和频率的波动，影响电能质量。光伏电力输出的波动性计算公式如式（1）所示：

其中，P_pv(t)为时刻t的光伏输出功率； P_PV^max为光伏组件的最大额定功率；G(t)为时刻t的光照强度（标准化值， ≤G(t)  1）；η_PV为光伏系统的总效率^[3]。

实际运行中，光伏电力的波动会引起配电网电压的不稳定，电压偏移量的计算公式为式（2）：

其中，R和X分别为线路电阻和电抗；P_PV和Q_PV分别为光伏并网点的有功功率和无功功率；U_s为配电网母线电压^[4]。

基于智能化配电网的光伏逆变器采用动态无功补偿降低光伏接入对电网的冲击。其控制目标函数表示为式（3）：          

其中，P_loud (t)为负荷功率。通过调整逆变器输出功率P_pv(t)，使其尽可能匹配负荷，以此减少电网波动。

2   基于并网+储能的光伏电力接入

2.1   并网逆变器下负荷预测

光伏电力系统在运行过程中，会产生历史数据、天气信息、用户用电模式等多种负荷因素。结合智能传感器和实时监测系统，建立负荷预测模型，如公式（4）所示：

其中，P_loud (t)为时刻t的用户负荷；P_pv(t)为时刻t光伏发电功率；G(t)为时刻t的光照强度；T(t)为时刻t的环境温度。

早晨和傍晚的电网负荷变化较大，通过负荷预测，并网逆变器能够提前调整光伏出力和储能策略，以此减少电网冲击。利用均方误差计算预测误差，计算公式如式（5）所示：

其中， P_pred (i)为预测负荷值； P_actual (i)为实际负荷值；N为数据点总数。

本文通过优化预测模型，并结合并网逆变器的功率调节能力，动态匹配光伏功率与负荷，提高了系统稳定性。

2.2   负荷协调

通过负荷协调平衡光伏出力与用户负荷，可避免因光伏功率波动造成电压偏差。利用储能系统调节功率平衡，能量交换方程为式（6）：

其中，E_bat (t)为时刻t储能电池的剩余电量；P_ch(t)和P_dis (t)分别为充放电功率；η_ch和η_dis为充放电效率^[5,6]。

当光伏功率过剩时，储能系统进行充电P_ch(t) >0 ）；当负荷较高、光伏出力不足时，储能系统释放电能（P_dis (t) > 0）。同时结合需求响应策略，对可控负荷进行调整，进一步优化系统能量消纳水平。

2.3   反向电流保护

本文模拟剩余电流保护器的校测工作环境，并对其校测指标进行分析，具体参数如下：

（1）保护器校测主仪器的工作电压为交流220V，工作基本频率为50Hz，该工作条件可降低校验过程对保护器的损耗^[6]。

（2）校测机器支持五档输出电压选择，分别为50V、110V、220V、242V、300V，可根据实际需要进行电压的选取。

（3）剩余电流校测压力的持续施加时间在500s以上^[7]。

（4）电压的基础测量范围在0至500V之间，电流的基础测量范围在0至600mA之间。

（5）校测工作环境温度在0℃至38℃之间，在该温度范围内仪器能够保持持续工作时间。

本文通过智能断路器或电流传感器实现并网点电流的实时检测。设并网点的电流为Irid，则反向电流检测条件为式（7）：

当I_grid< 0时，表示有电能向上级电网回流，此时需要触发保护机制^[7]。

利用逆变器实现动态无功补偿，对配电网节点电压进行调节，以减少反向潮流发生的可能性。在控制过程中，通过调整逆变器的功率因数PF，实现有功/无功功率的优化分配，其计算公式为式（8）：

当检测到反向潮流时，强制储能系统进入充电模式，从而更好地消纳多余光伏电力^[8]。

3   实验研究

图2 0.4kV光伏电网波动情况

实验结果表明，与传统技术相比，基于智能化配电网的光伏电力接入技术具备明显的优势。在光照和负荷动态变化条件下，基于信息分析的光伏电力接入技术的波动较大，功率输出的不稳定性较强，难以保持系统的平稳运行；基于规模化控制的技术虽然在一定程度上减少了波动，但短期波动性仍然很大，并没有达到理想的平稳状态；本文提出的基于智能化配电网的光伏电力接入技术，通过引入智能化算法和实时数据分析，能够实现对光伏发电系统的精确调控和优化调度，从而有效减小了功率波动，提高了系统的稳定性。智能化技术还可以根据负荷需求和光照变化动态调整接入方式，从而避免了传统技术在应对快速变化时的滞后和误差。

在10kV光伏电网中，三种不同技术的电网波动情况如图3所示。

图3 10kV光伏电网波动情况

实验结果表明，在10kV光伏电网中，本文提出的基于智能化配电网的光伏电力接入技术仍然表现出更优的电网运行稳定性。基于信息分析的技术虽然能够在一定程度上减少波动，但波动幅度较大， 尤其在光照快速变化时， 电网的响应较慢， 导致功率过度波动；基于规模化控制的技术虽然在信息分析技术的基础上进行了一定的改善，但在应对快速变化的负荷或光照变化时，仍无法避免短期的剧烈波动；而智能化配电网技术通过实时监控和动态调度， 能够准确识别电网状态的变化并做出响应，避免了电网出现过大波动，保证了电力的稳定接入。智能配电网能够对光伏发电和电网负荷进行智能预测和协调，使电网在负荷波动或光照变化时依然能够保持平稳运行。

综上所述，基于智能化配电网的光伏电力接入技术有效提高了电网的稳定性和光伏电力的利用率，充分发挥了光伏发电的优势，在实际应用中具备更优异的应用前景。

4   结束语

本文提出的基于智能化配电网的光伏电力接入技术，通过引入先进的信息分析、实时数据监控、智能算法和动态调度等技术，解决了传统光伏接入技术在应对负荷波动和光照变化时的滞后性和不稳定性。实验结果表明，智能化配电网在不同电网环境下，尤其在光伏接入后的电网稳定性和功率波动控制方面，表现出显著的优势。通过精确调控光伏发电输出、优化并网方式与动态调整接入策略，智能化配电网显著提高了电网的稳定性和光伏电力的利用率，减少了电网波动，确保了光伏电力的平稳接入。

本研究虽已在理论分析和实验验证上取得了一定成果，但随着光伏发电规模的不断扩大，电力系统的复杂性也日益增加。未来，智能化配电网的光伏接入技术仍需不断优化和完善，尤其是在大规模光伏接入的场景下，如何进一步提高系统的适应性和灵活性，以及如何实现更加高效的能源调度和资源优化，将是未来研究的重要方向。

作者简介：

甘杰豪（1993-），男，广东佛山人，助理工程师， 本科，现就职于广东晶站通电力设计有限公司，研究方向为供配电设计及新能源设计。

参考文献：

[1] 张宇, 魏新迟, 冯凯辉, 等. 计及分布式光伏承载力的配电网侧独立储能充放电策略[J]. 中国电力, 2024, 57 (4) : 111 - 117.

[2] 李瑞霞, 冯晓梅, 杨晨, 等. 热泵蓄能光伏发电系统与配电网耦合联动运行性能研究与分析[J]. 建筑科学, 2024, 40 (8) : 128 - 138.

[3] 杜帅, 贾黎明, 李真娣, 等. "光伏 - 储能" 耦合参与调峰的配电网运行优化配置[J]. 储能科学与技术, 2024, 13 (5) : 1741 - 1743.

[4] 王斌, 张裕, 罗晨. 高比例光伏接入的配电网分布式运行优化技术[J]. 南方电网技术, 2024, 18 (6) : 121 - 130.

[5] 李建华, 朱敏捷, 周灵刚. 分布式光伏接入下配电网输出电压振荡抑制研究[J]. 电网与清洁能源, 2024, 40 (1) : 156 - 162.

[6] 叶炜, 吴桂联, 唐露, 等. 融合EMD-TCN-GBM算法的配电网线路负载预测方法研究[J]. 制造业自动化, 2024, 46 (4) : 102 - 106.

[7] 田世吉, 宫建锋, 王洪坤, 等. 基于DR和SOP协调的配电网分布式光伏接纳能力提升方法研究[J]. 石河子大学学报(自然科学版), 2024, 42

(5) : 529 - 537.

[8]  卜强生, 吕朋蓬, 李炜祺, 等. 基于SLM-RBF的配电网分布式光伏集群智能划分策略[J]. 上海交通大学学报, 2024, 58 (10) : 1534 - 1543.

摘自《自动化博览》2026年9月刊