【摘 要】本文通過對(duì)實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，研究了中節(jié)能尚德石嘴山10MW光伏電站現(xiàn)場的實(shí)際電能質(zhì)量情況，包括閃變問題、諧波問題、功率因數(shù)問題，并相應(yīng)的提出解決方法。

【關(guān)鍵詞】光伏發(fā)電 電能質(zhì)量 閃變 諧波 功率因數(shù)

一、引言

太陽能光伏發(fā)電具有無污染、不消耗燃料、運(yùn)行可靠性高、關(guān)鍵組件使用壽命高的特點(diǎn)，是一種清潔可再生的環(huán)保能源，目前世界各國均在大力發(fā)展。

位于寧夏石嘴山市惠農(nóng)區(qū)的中節(jié)能尚德石嘴山光伏電站為中節(jié)能投資有限公司與江蘇尚德太陽能電力公司合資，規(guī)劃投產(chǎn)50MW的光伏電站。目前，一期已經(jīng)建成并網(wǎng)發(fā)電10MW。

一期系統(tǒng)結(jié)構(gòu)為501、502兩條進(jìn)線，一條10KV母線，一條511出線?，F(xiàn)場一共有10組太陽能電池組，每五組電池組接入一條進(jìn)線，每組電池組的上一級(jí)均接入一臺(tái)逆變器，再通過逆變器接入升壓變壓器。太陽照射到太陽能電池板上產(chǎn)生300V左右的直流電壓，經(jīng)逆變升壓后通過兩條進(jìn)線輸送到10KV母線上，再經(jīng)并網(wǎng)輸送到系統(tǒng)，其并網(wǎng)方式為電壓源電流控制，即輸入側(cè)為電壓源，輸出為電流源控制，通過控制輸出電流以跟蹤并網(wǎng)點(diǎn)電壓達(dá)到并網(wǎng)的目的。

二、現(xiàn)場光伏發(fā)電的電能質(zhì)量問題

（一） 功率輸出的變化

現(xiàn)場使用PMC 580高端電能質(zhì)量監(jiān)測裝置用于在線的監(jiān)測511出線的電能質(zhì)量情況。自2009年12月5日光伏電站正式并網(wǎng)發(fā)電，通過使用PQSYS 2.0電能質(zhì)量在線監(jiān)測軟件，監(jiān)測到其發(fā)電規(guī)律為從每天上午的8點(diǎn)50分左右開始至下午5點(diǎn)15分左右結(jié)束，其一天中的電流趨勢曲線如下圖：

由于太陽能光伏發(fā)電裝置的實(shí)際輸出功率隨光照強(qiáng)度的變化而變化，白天光照強(qiáng)度最強(qiáng)時(shí)，發(fā)電裝置輸出功率最大，夜晚幾乎無光照，輸出功率基本為零。因此，除設(shè)備故障因素以外，發(fā)電裝置輸出功率隨日照、天氣、季節(jié)、溫度等自然因素而變化，輸出功率極不穩(wěn)定，如下圖為從12月5日零時(shí)至12月10日零時(shí)的電流趨勢曲線，從圖中可以明顯的看出這幾天的電流趨勢均不相同。

（二）閃變問題

輸出功率的頻繁變動(dòng)會(huì)引起光伏電站母線電壓的波動(dòng)，若電壓峰值變動(dòng)過快則會(huì)引起電壓閃變，下圖為12月5日零時(shí)至12月10日零時(shí)的電壓長時(shí)閃變和短時(shí)閃變趨勢曲線：

（三）電壓瞬變問題

光照強(qiáng)度引起逆變器輸出的變化導(dǎo)致母線上電壓暫態(tài)事件增多，下圖為典型的電壓瞬變波形：

（四）諧波問題

太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)通過光伏組件將太陽能轉(zhuǎn)化為直流電能，再通過并網(wǎng)型逆變器將直流電能轉(zhuǎn)化為與電網(wǎng)同頻率、同相位的正弦波電流，并入電網(wǎng)，在將直流電能經(jīng)逆變轉(zhuǎn)換為交流電能的過程中，會(huì)產(chǎn)生大量諧波。

另外，隨著太陽能板接受光照強(qiáng)度的不同，逆變器的輸出會(huì)有輕載、重載的變化，隨之諧波會(huì)有明顯的變化，在輕載情況下，即每天10點(diǎn)之前、14點(diǎn)之后，總諧波畸形變率有明顯的增大。

（五）功率因數(shù)問題

太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)所發(fā)電力功率因數(shù)較高，為0.99左右，基本上為純有功輸出，如下圖所示：

三、結(jié)論

從以上數(shù)據(jù)可以看出中節(jié)能尚德光伏電站的主要電能質(zhì)量問題為諧波污染和電壓波動(dòng)，因此從治理諧波問題的角度出發(fā)，現(xiàn)場應(yīng)盡快配備諧波抑制裝置，如SVC、SVG等。另外，從并網(wǎng)后電網(wǎng)對(duì)無功要求、提高電壓質(zhì)量、降低線損的方面考慮，配置適當(dāng)?shù)臒o功補(bǔ)償裝置也是當(dāng)務(wù)之急。

參考文獻(xiàn)：

[1] 程浩忠.電能質(zhì)量概論.中國電力出版社.2008-4-1.

[2] 劉軍成.電能質(zhì)量分析方法.中國電力出版社.2011-12-1

作者簡介：

徐斌（1984-），男，寧夏銀川人，助理工程師，大學(xué)本科，國電寧夏英力特寧東煤基化學(xué)有限公司熱電公司，主要從事電力系統(tǒng)綜合自動(dòng)化和電力系統(tǒng)電能質(zhì)量分析工作。