Power quality issues associated with the integration of photovoltaic power plants into 0,4-kV distribution networks
DOI:
https://doi.org/10.31498/2225-6733.51.2025.344730Keywords:
power quality, photovoltaic power plants, distributed generation, 0,4 kV networks, harmonic distortion, voltage rise, smart inverters, active filters, Smart GridAbstract
The modern development of the energy sector is characterized by the active integration of photovoltaic power plants (PVPPs), particularly small and medium-sized ones, into low-voltage (0.4 kV) distribution networks. This process aligns with global trends and contributes to enhancing Ukraine’s energy resilience, reducing electricity losses, and improving energy efficiency. However, the increasing share of PVPPs introduces a number of critical challenges in maintaining adequate power quality indicators (PQI) in 0.4 kV networks. A review of the literature and practical studies has shown that the main problems arising from the connection of PVPPs include voltage rise and fluctuations caused by variable solar irradiance, as well as harmonic distortions. In particular, studies demonstrate that when PVPP penetration reaches 50%, the total harmonic distortion (THD) may exceed regulatory limits. Additional issues such as voltage unbalance, due to uneven connection of single-phase inverters, and reverse power flows also occur. These phenomena negatively affect network reliability and the performance of electrical equipment. To mitigate these technical challenges and ensure reliable system operation, the implementation of comprehensive solutions is recommended. These include inverters with voltage and reactive power control functions (smart inverters) capable of maintaining voltage within permissible limits. A key measure to address harmonic distortions is the use of active filters, such as distribution static compensators (DSTATCOM), integrated with battery energy storage systems (BESS). Organizational measures, such as phase load balancing and optimization of generation connection points, also prove effective. The deployment of these technologies, along with modernization of network equipment and the development of intelligent control systems (Smart Grid), is essential for enhancing the operational reliability of the power system under conditions of increasing decentralization
References
Державне агентство з енергоефективності та енергозбереження України. Інформаційні матеріали. URL: https://old.saee.gov.ua/uk/content/informatsiyni-materialy (дата звернення: 15.05.2025).
Ігнатьєв С. За перше півріччя 2025 року енергосистема додала 1 ГВт розподіленої генерації. Український інститут майбутнього (UIF). 2025. URL: https://uifuture.org/publications/energosystema-1-gvt/ (дата звернення: 15.05.2025).
Prospects for the integration of distributed energy sources into the Ukrainian power grid / I. Hrytsiuk et al. Machinery & Energetics. 2025. Vol. 16. Pp. 130-145. DOI: https://doi.org/10.31548/machinery/1.2025.130.
The impact of meteorological data on the accuracy of solar electricity generation forecasting using neural networks / Sayenko Y., Pawelek R., Baranenko T., Liubartsev V. Energies. 2025. Vol 18(9). Article 2309. DOI: https://doi.org/10.3390/en18092309.
Sayenko Y., Baranenko T., Liubartsev V. Forecasting of electricity generation by solar panels using neural networks with incomplete initial data. 2020 IEEE 4th International Conference on Intelligent Energy and Power Systems (IEPS), Istanbul, Turkey, 07-11 September 2020. Pp. 140–143. DOI: https://doi.org/10.1109/IEPS51250.2020.9263085.
Sharew E. A., Kefale H. A., Werkie Y. G. Power quality and performance analysis of grid-connected solar PV system based on recent grid integration requirements. International Journal of Photoenergy. 2021. Vol. 16(1). Pp. 1-14. DOI: https://doi.org/10.1155/2021/4281768.
Причини підвищення напруги у вузлі підключення ФЕС до розподільної мережі та інверторне регулювання напруги / Гаєвський О. Ю., Гаєвська Г. М., Бодняк В. В., Коновалов М. О. Відновлювана енергетика. 2022. Вип. 1(68). С. 27-36. DOI: https://doi.org/10.36296/1819-8058.2022.1(68).27-36.
Zhao B., Wang C., Zhang X. Grid‐integrated and standalone photovoltaic distributed generation systems: Analysis, Design, and Control. 2017. 344 p. DOI: https://doi.org/10.1002/9781119187349.
Сенько В. І., Трубіцин К. В., Чибеліс В. І. Інвертори і перетворювачі частоти : монографія. Київ : Видавництво Ліра-К, 2020. 300 с.
Лежнюк П., Комар В., Сікорська О. Розосереджене генерування в задачах підвищення енергоефективності розподільних електричних мереж : монографія. Вінниця : ВНТУ, 2023. 195 с.
Harmonic mitigation and power quality improvement in utility grid with solar energy penetration using distribution static compensator / O. P. Mahela et al. IET Power Electron. 2021. Vol. 14 (5). Pp. 912-922. DOI: https://doi.org/10.1049/pel2.12074.
Standardization of power quality indicators and the causes of their deviations from established norms / V. Kovalenko et al. Системні технології. 2025. Vol. 1(156). Pp. 177-189. DOI: https://doi.org/10.34185/1562-9945-1-156-2025-20.
Яндульський О.С., Труніна Г.О., Нестерко А. Б. Регулювання напруги в розподільних електричних мережах з відновлюваними джерелами енергії. Київ : КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2023. 184 с.
Лежнюк П., Рубаненко О., Гунько І. Вплив сонячних електричних станцій на напругу споживачів 0,4 кВ. Енергетика: економіка, технології, екологія. 2015. Вип. 3. С. 7-13.
Гребченко М. В., Єрьоменко Є. В. Швидкодіючий адаптивний захист від коротких замикань в електричних мережах microgrid з розподіленою генерацією. Технічна електродинаміка. 2021. Вип. 1. С. 57-60. DOI: https://doi.org/10.15407/techned2021.01.057.
Сабарно Л., Кошман В., Севастюк І. Модель універсальної адаптивної системи релейного захисту для мереж з розподіленою генерацією. Вісник Харківського національного технічного університету сільського господарства. Проблеми енергозабезпечення та енергозбереження в АПК України. 2019. Вип. 204. С. 32-34
Визначення оптимальної точки приєднання сонячної електростанції до мережі методом комп’ютерного моделювання / Плєшков П., Зінзура В., Плєшков С., Солдатенко В. Центральноукраїнський науковий вісник. Технічні науки. 2023. Вип. 8(39) С. 48-57. DOI: https://doi.org/10.32515/2664-262X.2023.8(39).2.48-57.
Downloads
Published
How to Cite
Issue
Section
License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
The journal «Reporter of the Priazovskyi State Technical University. Section: Technical sciences» is published under the CC BY license (Attribution License).
This license allows for the distribution, editing, modification, and use of the work as a basis for derivative works, even for commercial purposes, provided that proper attribution is given. It is the most flexible of all available licenses and is recommended for maximum dissemination and use of non-restricted materials.
Authors who publish in this journal agree to the following terms:
1. Authors retain the copyright of their work and grant the journal the right of first publication under the terms of the Creative Commons Attribution License (CC BY). This license allows others to freely distribute the published work, provided that proper attribution is given to the original authors and the first publication of the work in this journal is acknowledged.
2. Authors are allowed to enter into separate, additional agreements for non-exclusive distribution of the work in the same form as published in this journal (e.g., depositing it in an institutional repository or including it in a monograph), provided that a reference to the first publication in this journal is maintained.
