在双碳目标背景下，我国正在加快建设新型电力系统，新能源占比逐步提高。分布式光伏已经是光伏发展的主要形式。2022年，国内新增光伏装机87.41GW，分布式光伏再次超过地面集中式电站，占比达到58%。分布式光伏爆发增长不仅会对配电网安全运行带来新的风险，而且对传统的电网管理模式提出新的挑战。

一、多地出台文件整顿分布式光伏市场

近期，湖北、湖南、河南、辽宁多地发文，开始对分布式光伏市场进行整顿。整顿期间，暂停了项目的备案、并网工作。据有关机构统计，全国有超过13个省或下属的县，出台加强分布式管理的政策文件，相关文件如下表所示[1]：

整顿内容主要集中在4个方面：

（1）加强备案管理；

（2）消纳限制新增。梳理低压配电网可安装分布式规模，消纳压力大的地方暂停备案；

（3）配置储能；

（4）参与交易，10kV以上参与调度、调峰，参与市场化交易。

在上述原因中，消纳限制新增是主要的技术原因。在高渗透率条件下，分布式光伏的技术风险主要以功率反送和用户过电压等问题为主，影响了消纳。

二、功率反送和用户过电压问题分析

按照GB/T12325—2008《电能质量供电电压偏差》的规定，低压配电网节点电压（单相220V，三相380V）偏差应不高于标称电压的+7%，且不低于标称电压的-10%。发生过电压可能会对电气设备和系统造成损坏或影响其正常运行。

虽然功率反送与过电压表现为两个问题，但实质上负载过电压与用户侧光伏反送电网功率的大小密切相关。理论分析表明，负载电压与变压器出口电压（若有调压变压器，取决于变压器档位设置）、线路阻抗（取决于供电半径）、光伏渗透率（取决于光伏容量）、负载率（取决于用户负载）密切相关。

由于低压用户的负荷特性与光伏发电功率特性不一致，晚上负荷高峰时段与白天光伏功率高峰时段交错，导致低压电网各节点电压变化明显。在白天光伏发电功率过剩时段，即当光伏功率大于用户负载功率时，必然向上级电网反送潮流，而且伴随产生负载电压UL>Us，甚至出现过电压；而另一个极端是，在夜间重负荷时段却会出现低电压。

图1 光伏影响低压配电网电压波动范围分析

根据图1算例分析，当用户侧分布式光伏渗透率达到1（即光伏容量等于配电变压器容量，现有的限值），而且用户轻载运行时，用户负载过电压将达到460V，超越标称电压380V的21%，超过现有国家标准限值。图中还可见，在一些供电半径大（供电线路长）的场景，当晚上光伏不出力的时候，还存在低电压的情况。

综上所述，发展分布式光伏必然带来功率反送的现象，而光伏的随机性、波动性、间隙性会进一步带来低压配电网的电压越限问题。

三、科学区别功率反送与过电压问题

随着分布式光伏的发展，功率反送是正常现象。在2021年9月14日，国家能源局发布消息，对于“分布式光伏已超局部电网的承载能力，如何规范光伏安装”的咨询予以答复，其中部分回复意见：电网企业应充分考虑分布式光伏大规模接入的需求，加强配电网升级改造，努力做到应接尽接。分布式光伏接入电网可参考《分布式电源接入电网承载力评估导则》（DL/T 2041-2019）（以下简称《导则》）。根据《导则》规定，“……因分布式电源导致220kV及以上电网反送电”的，评估等级为红色。应“在电网承载力未得到有效改善前，暂停新增分布式电源项目接入”。对于在附近台区有消纳条件的，电网企业可增容或新建配电变压器；对于装机超过局部电网承载能力的，电网企业可采取适当反送电措施，为分布式电源提供并网服务。

图2 国家能源局答复网页截图

总结国家能源局的意见，核心要点：1、允许功率反送，而且功率反送的计算范围为220kV及以上电网；2、电网可采取技术措施提高承载能力。

四、应采取技术措施提高配电网承载能力

提高配电网承载能力，适应高渗透率的分布式光伏接入，需要一个系统性的解决方案，至少包括以下三个重要因素：

图3 分布式光伏分层分级调控架构

（1）建立用户侧分布式光伏设备的技术规范管理体系

我国光伏产业已经发展了二十多年的历史，已经成为全球产量最大的制造大国，光伏设备生产厂家众多。虽然主流厂家生产的光伏设备性能优越，但设备规格制式多样，设备功能与接口并不一致。在政府部门划定的产品目录中，各用户自主选择购买设备，所以造成低压屋顶光伏设备种类十分繁杂的现状。而且，现在低压配电网通信网络不健全，存在盲区。因此，迫切需要高兼容度、高可靠性、高自适应的通信管理机制，实现低压屋顶光伏设备的数据接口层面的统一规范与接入。在可测、可采的基础上，对于非电网资产的屋顶光伏设备，尤其需要通过市场机制来实现电网对屋顶光伏的“调控管理”。对于接入35kV、6MW以上的光伏电站，电网可以采用直控直调的模式，但是对于接入220V的屋顶光伏，电网并不适合采用直控直调的模式，简单地切除屋顶光伏，需要通过需求响应或虚拟电厂等第三方互联网负荷聚合商的市场模式来实现电网互动。

（2）建立云边协同的配电网调控体系

当前，电网企业在分布式电源“可观、可测、可控、可调”平台建设、分布式光伏集群调控技术等方面己取得突破性进展，但因为分布式光伏不是电网资产，而且生产厂商的规格型号众多，所以分布式光伏（尤其是低压屋顶光伏）通信接口统一规范、光伏设备自适应通信接入管理方面仍留有空白。高兼容度、高可靠性、高自适应的通信接口是实现分布式光伏管理的基础。进一步，还需要基于人工智能技术发展光伏短期功率预测、负荷预测以及源网荷（储）的协同调度。

分布式光伏消纳能力不足还说明配电网源网荷（储）的协调程度还有待提高。首先，要尽量利用光伏逆变器本身具有的有功和无功可控能力；其次，也要充分利用用户负荷潜在的需求响应能力以及用户侧储能，减小负荷峰值与光伏发电峰值的不同步特性；最后，鼓励用户建设微电网及微能源网，发展电氢（氨、甲醇等）协同模式，通过多能互补提高分布式光伏的消纳能力，并且对配电网形成支撑。

（3）发展配电网电能质量治理装置

由于光伏发电的波动性、随机性和间歇性，高渗透率配电网存在着电压越限（过电压和低电压）、电压波动、三相不平衡、谐波等电能质量问题。其中，过电压直接影响用户安全用电，所以是最严重的技术风险，也是影响分布式光伏消纳的最重要的因素。

表中给出了配电网电能质量治理装置选项[2]。其中，有载调压变压器是最需要重视的一种有效的电压控制方法。在国际上，特别是欧洲一些国家将分接头调节作为低压配电网中非常重要的电压调节手段[3]，但是国内配电网通常不考虑对于分接头进行调整，其主要原因当前有载调压变压器制造水平有关，一种是采用机械开关进行分接头调节，其主要缺点是需要人工操作，不适应频繁操作的场景，而且切换过程中易起电弧；另一种是采用晶闸管阀组进行分接头调压，其主要缺点是通态功率损耗大，需要考虑散热，而且存在误触发，可靠性较低。因此还需要进一步发展电力电子设备为基础的固态分接头的有载调压变压器。

归纳现在各地出台的加强分布式光伏管理政策文件，以分布式光伏消纳能力限制新增装机是主要的技术原因，并且也要求电网企业定时公布配电网承载能力，将其作为政府红线管理的依据。通过建立用户侧分布式光伏设备的技术规范管理体系、云边协同的配电网调控体系，发展配电网电能质量治理装置将显著提升配电网承载能力。例如，通过有载调压变压器的调节，可以实现即便屋顶光伏装机2倍于台区变压器容量，也能保证电压不越限。从这一角度也可以看到，发展配电网技术装备水平的重要价值和意义。

在新型电力系统建设中，提升配电网承载能力，更多地消纳分布式电源是智能配电网的重点任务。需要建立用户侧分布式光伏设备的技术规范管理体系、云边协同的配电网调控体系，以及重点发展电能质量治理装置。

参考文献

[1] 智汇光伏微信公众号，《又一地，不得擅自开发分布式光伏项目》，2023年09月21日

[2] 赵东元，王轩. 电能质量实用控制技术[M]. 中国电力出版社, 2016年

[3] Long C,Procopiou A T,Ochoa L F,et al.Performance of OLTC-based control strategies for LV networks with photovoltaics [C]//2015 IEEE Power & Energy Society General Meeting.Denver,USA:IEEE,2015:1-5.

赵东元，清华大学能源互联网创新研究院工程应用技术研究室主任，教授级高工。长期从事智能电网、大功率电力电子技术和电能质量技术研究。正在推动多个新型电力系统的顶层设计、示范工程。

联系方式：zhaodongyuan@tsinghua.edu.cn

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