摘 要:文章對并網(wǎng)光伏電站電能質(zhì)量的影響因素進行分析,在穩(wěn)定光照條件下,不同負(fù)載率時,對某光伏并網(wǎng)電站并網(wǎng)后電能質(zhì)量進行測試,并對并網(wǎng)前的電能質(zhì)量進行測試,依照標(biāo)準(zhǔn)GB/T19939-2005《光伏系統(tǒng)并網(wǎng)技術(shù)要求》進行數(shù)據(jù)分析,最后確定電能質(zhì)量中3次電壓諧波不合格原因來自公網(wǎng),排除光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的影響。
關(guān)鍵詞:并網(wǎng)光伏電站;電能質(zhì)量;諧波
1 概述
截至2015年底,我國光伏發(fā)電累計裝機容量4318萬千瓦,成為全球光伏發(fā)電裝機容量最大的國家。其中,光伏電站3712萬千瓦,分布式606萬千瓦,年發(fā)電量392億千瓦時。2015年新增裝機容量1513萬千瓦,完成了2015年度新增并網(wǎng)裝機1500萬千瓦的目標(biāo),占全球新增裝機的四分之一以上,占我國光伏電池組件年產(chǎn)量的三分之一,為我國光伏制造業(yè)提供了有效的市場支撐。[1]
越來越多的光伏系統(tǒng)接入電力系統(tǒng),光伏系統(tǒng)和電網(wǎng)之間的相互影響日益凸現(xiàn)。一方面,光伏發(fā)電系統(tǒng)通過電力電子裝置實現(xiàn)功率變換及并網(wǎng)運行[2],其中并網(wǎng)逆變器的高頻特性和非線性特性會影響電網(wǎng)電能質(zhì)量。另一方面,電網(wǎng)中存在的諧波和不平衡負(fù)序分量將導(dǎo)致光伏系統(tǒng)輸出有功功率波動和輸出電流畸變[3],會影響光伏并網(wǎng)逆變器的正常運行。所以,光伏電站并網(wǎng)運行對其接入電網(wǎng)電能質(zhì)量的影響是光伏電站接入電網(wǎng)研究的重要內(nèi)容之一。
2 光伏電站電能質(zhì)量的影響因素
光伏發(fā)電并網(wǎng)逆變器容易產(chǎn)生諧波和三相不平衡等問題,同時,輸出功率的不確定性易造成電網(wǎng)電壓波動和閃變[4]。目前,諧波問題是制約光伏電站并網(wǎng)最主要的問題之一,很多大型并網(wǎng)光伏電站存在諧波超標(biāo)問題,在低光照運行條件下更加突出[5]。大型光伏電站連接到長輸電線路時,光伏逆變器將產(chǎn)生大量的諧波。隨著并網(wǎng)容量的增大,光伏運行產(chǎn)生的諧波對系統(tǒng)的影響不容忽視[6]。此外,實際的電網(wǎng)電壓往往也包括諧波成分,造成逆變器輸出諧波電流。
總之,光伏電站對電網(wǎng)電能質(zhì)量的影響程度,與輻照、采用逆變器的類型、控制方式、光伏電站布置、所接入節(jié)點的短路容量以及線路參數(shù)等諸多因素有關(guān),對于大型光伏電站接入的電能質(zhì)量評估主要考慮電壓偏差,電壓波動和諧波三個部分。[7]
3 某光伏并網(wǎng)電站的構(gòu)成
該項目為屋頂固定式10kV用戶側(cè)并網(wǎng)系統(tǒng),安裝255W多晶硅8000塊,500kW型號逆變器4臺。每20塊組件串聯(lián)成為一個組串,每12/16個組串并聯(lián)接入一臺匯流箱,7/8臺匯流箱輸出并聯(lián)接入一臺直流配電柜,匯流后接入一臺逆變器,逆變器輸出交流電經(jīng)過變壓器升壓至10kV并入配電室并網(wǎng)點。
4 測試數(shù)據(jù)
GB/T 19939-2005 《光伏系統(tǒng)并網(wǎng)技術(shù)要求》對光伏電站電能質(zhì)量提出要求,本次電站測試項目結(jié)果僅3次諧波不合格,所以僅討論諧波部分。
為減小光伏電站功率的波動及電流變化對電網(wǎng)諧波的影響,所以選擇在輻照較高且穩(wěn)定的條件下進行測試。本次測試條件,輻照917-963W/m2,溫度35.7-39.6℃,濕度37%-43%。測試結(jié)果如下。
現(xiàn)場測試了佛山某光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)1#開關(guān)站并網(wǎng)點的電能質(zhì)量,測試結(jié)果如表1-表6(由于篇幅所限,及列出前5次電壓諧波)。
對比光伏并網(wǎng)前后的電壓諧波發(fā)現(xiàn),A、B、C三相的3次諧波在并網(wǎng)前都超過標(biāo)準(zhǔn)限值,說明并網(wǎng)前3次諧波含有率已經(jīng)不合格,但是并網(wǎng)后的A、B兩相3次諧波含有率比并網(wǎng)前有所降低,C相3次諧波含有率已經(jīng)合格,說明在光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)介入后,并網(wǎng)點的諧波含有率有所降低,改善了廠區(qū)的電能質(zhì)量,排除了光伏并網(wǎng)電站的不良影響。
5 結(jié)束語
文章對并網(wǎng)前后開關(guān)站的電能質(zhì)量進行測試,最后排除了光伏并網(wǎng)電站的不良影響。但是很多情況下,光伏逆變器對電網(wǎng)有重要影響,因此,研究光伏并網(wǎng)逆變器的控制技術(shù),對實現(xiàn)光伏發(fā)電系統(tǒng)高效穩(wěn)定并網(wǎng)運行具有重要意義。
參考文獻
[1]國家能源局.2015年光伏發(fā)電相關(guān)統(tǒng)計數(shù)據(jù) [EB/OL].http://www.nea.gov.cn/2016-02/05/c_135076636.htm,2016-02-05.
[2]吳春華,陳國呈,丁海洋,等.一種新型光伏并網(wǎng)逆變器控制策略[J].中國電機工程學(xué)報,2007,27(33):103-107.
[3]David G. Infield,PeterOnions,Anton D. Simmons et al.Power Quality From Multiple Grid-Connected Single-Phase Inverters[J].IEEE Transactions on Power Delivery,2004,19(4):1983-1989.
[4]趙平,嚴(yán)玉廷.并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)對電網(wǎng)影響的研究[J].電氣技術(shù),2009(3):41-44.
[5]趙爭鳴,雷一,賀凡波,等.大容量并網(wǎng)光伏電站技術(shù)綜述[J].電力系統(tǒng)自動化,2011,35(12):101-107.
[6]周林,張密.大型光伏電站諧振現(xiàn)象分析[J].電力自動化設(shè)備,2014,34(6):8-14.
[7]嚴(yán)玉廷,盧勇,杜朝波,等.并網(wǎng)光伏電站電能質(zhì)量分析[C]//第五屆電能質(zhì)量研討會論文集,2010:116-120.