随着全球环境污染问题和化石能源危机的不断加剧,清洁的可再生能源得到了越来越多的关注。近年来,风力、光伏等非水电可再生能源得到了快速发展,国内建立了大量的大型风力、光伏电站。然而,我国幅员辽阔,风光可再生能源富集区与负荷中心区之间呈逆向分布,使得这些大型风光电站必须通过高压远距离输电走廊才能送达负荷端。由于风速和光照强度的非线性、随机性和不可控性等特征,大型风光电站的接入给电力系统的稳定带来了不小的挑战。近年来,频繁出现的风电场事故使得大型风电场的并网小时数偏低,大量弃风不但影响投资成本的回收,还造成巨大的资源浪费 。因此,光伏、风机等分布式电源的“分散接入、就近接纳、就地产销”引起了广泛的关注,国网公司也针对分布式电源并网推出了相关的服务举措。可以预见,在不久的将来,配电网将从原来的纯无源的受端系统逐渐转变为含有分布式发电系统和微电网的有源系统,有源配电网的概念将更加符合第3代电网中配电网的特征。总之,在可再生能源从集中并网转为分散接纳的过程中,配电网也将逐步从无源网络转变为有源网络;同时,还将在配电网侧增加大量的分布式并网单元,这些并网单元数量众多,物理、电气距离分散,给配电网的安全、稳定、优质、高效运行带来了巨大的挑战。
为了应对大量分布式并网发电单元对配电网的冲击,并网逆变器作为其中的关键环节,其地位和作用显得十分重要 。一方面,在可再生能源分散接入的背景下,配电网中将会新增大量的并网逆变器,且这些并网逆变器在物理和电气上相对分散,使得传统的集中通信、控制和调度的运行模式面临巨大的挑战。给每台并网逆变器配备远距离通信线,并由第3方统一进行调度和管理显得十分困难。因此,出现了两种不同模式的解决方案,即集中式的网络控制方案和分散式的自治运行方案 。相对于繁杂的网络控制方案,独立、自治、不需要第3方通信控制的并网逆变器自治运行方案得到了普遍的认同。另一方面,在配电网中引入大量的并网逆变器装置,协同配电网中已经普遍存在的非线性、无功和不平衡负荷,会给配电网的电能质量、安全稳定等带来巨大挑战。分布式发电系统的串并联谐振事故频繁出现报导,三相不平衡低功率因数等电能质量问题也屡见不鲜。这些问题的出现表明:为应对分布式可再生能源的并网,传统并网逆变器在技术上还有待跟进,一些先进的系统构架、控制策略还有待进一步的研究和开发 。