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        光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)點(diǎn)電壓升高調(diào)整原理及策略

        2020-11-28 07:26:33李彤
        關(guān)鍵詞:優(yōu)化策略

        李彤

        摘要:隨著時(shí)代的不斷發(fā)展,各種技術(shù)紛紛涌現(xiàn),光伏發(fā)電技術(shù)即是其中之一,相比于傳統(tǒng)發(fā)電技術(shù),光伏發(fā)電具有潔凈、無(wú)污染、無(wú)噪聲、來(lái)源廣泛等突出特點(diǎn),對(duì)光伏發(fā)電相關(guān)技術(shù)進(jìn)行進(jìn)一步了解有十分積極的意義,光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)點(diǎn)電壓升高調(diào)整,是目前該技術(shù)面對(duì)的問(wèn)題之一,對(duì)其調(diào)整原理和方法進(jìn)行分析,有利于該技術(shù)的進(jìn)一步應(yīng)用。

        關(guān)鍵詞:光伏發(fā)電系統(tǒng);并網(wǎng)點(diǎn)電壓;優(yōu)化策略

        大規(guī)模光伏發(fā)電系統(tǒng)在執(zhí)行并網(wǎng)運(yùn)行時(shí),要求其所占的容量逐步提升,并且對(duì)電力系統(tǒng)的影響也逐漸增大。其中需要經(jīng)常用到的轉(zhuǎn)換接口是逆變器,在控制PCC電壓時(shí),不能單純的依靠傳統(tǒng)的電力調(diào)整方式,要利用經(jīng)濟(jì)實(shí)用的PCC電壓升高解決目前問(wèn)題,同時(shí)借助于自身的特點(diǎn)優(yōu)化光伏發(fā)電,提高發(fā)電系統(tǒng)的滲透率。

        1光伏發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電原理和優(yōu)勢(shì)

        1.1光伏發(fā)電系統(tǒng)的原理

        光伏發(fā)電利用的基本原理是光電效應(yīng),其發(fā)電裝置的核心是半導(dǎo)體光電二極管,通常來(lái)說(shuō),相關(guān)人員會(huì)將多個(gè)光電二極管并聯(lián)使用,組成較大的太陽(yáng)能電池發(fā)電裝置。當(dāng)太陽(yáng)光照射到電池上時(shí),光電二極管可以將光能轉(zhuǎn)化成電能,由于光電二極管數(shù)量眾多,產(chǎn)生的電流往往比較大,一般可以滿足各類用戶使用。

        1.2光伏發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)

        光伏發(fā)電系統(tǒng)主要的能源來(lái)源是太陽(yáng),太陽(yáng)能取之不盡,用之不竭,按目前全球用電量計(jì)算,只需在極小的地點(diǎn)安裝太陽(yáng)能光伏裝置就可以滿足需求,在用電量出現(xiàn)變化的情況下,可以隨時(shí)調(diào)整光電二極管數(shù)量,保持對(duì)電能的合理利用[1]。同時(shí),太陽(yáng)能可以就近獲得,避免電力運(yùn)輸中各類電阻造成的電力浪費(fèi),而且太陽(yáng)能屬于潔凈能源,無(wú)污染、無(wú)噪聲。

        2光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)點(diǎn)電壓升高調(diào)整原理

        光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)運(yùn)行過(guò)程中易出現(xiàn)電壓升高問(wèn)題,為此對(duì)高壓進(jìn)行調(diào)節(jié)限制十分必要,具體而言,我國(guó)對(duì)于供電電壓允許偏差為高于或者等于35kV的正負(fù)電壓的絕對(duì)值之和必須要控制在10%內(nèi),而低于或者等于10kV的三相供電壓,電壓偏差值必須要控制在±7%之前,同時(shí)220V的單向電壓,整體的電壓偏差必須要控制在-10~7%之間。而光伏發(fā)電系統(tǒng)具有大規(guī)模應(yīng)用特點(diǎn),因此在進(jìn)行電壓調(diào)整時(shí),則可以通過(guò)改善輸電線路阻抗參數(shù)、配置儲(chǔ)能參數(shù)以及改變光伏系統(tǒng)的功率輸出等方式對(duì)光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)點(diǎn)電壓升高問(wèn)題進(jìn)行調(diào)解。但是在調(diào)解過(guò)程中,由于改善輸電線路阻抗參數(shù)及配置儲(chǔ)能參數(shù)這種調(diào)節(jié)方式,前期需要進(jìn)行較大的投資,因此很難在電網(wǎng)系統(tǒng)大規(guī)模應(yīng)用,而改變光伏系統(tǒng)的功率輸出調(diào)整方式,功率改變的本質(zhì)就是控制電壓,因此改變光伏系統(tǒng)的功率輸出是最為可行的一種方式,在本文中筆者主要是通過(guò)調(diào)整電壓系統(tǒng)有功電流電壓和無(wú)功電流電壓,從而防止光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)運(yùn)行出現(xiàn)高壓?jiǎn)栴}。

        3光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)點(diǎn)電壓升高調(diào)整的方法

        3.1無(wú)功電流電壓模式下調(diào)整光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)點(diǎn)電壓升高的方法

        在光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)運(yùn)行過(guò)程中,無(wú)功電流電壓調(diào)整也是一種可行的電壓控制方式,為了能夠提升電壓的調(diào)整精度,筆者認(rèn)為可以采用瞬時(shí)電壓幅值-無(wú)功電流的IQ(U)電壓控制方式,這樣當(dāng)PCC的電壓升高時(shí),我們就可以使用光伏發(fā)電系統(tǒng)工作因數(shù)滯后于與實(shí)際工作的方式,從而利用電網(wǎng)系統(tǒng)的電感特性,利用電網(wǎng)容量中的電網(wǎng)功率因數(shù)從而對(duì)PCC電壓進(jìn)行調(diào)節(jié),光伏并網(wǎng)系統(tǒng)中的PCC輸送有功電流也會(huì)則為IG,同時(shí)PCC電壓中的電壓則為UPCC,而在光伏并網(wǎng)系統(tǒng)中的逆變器吸收的無(wú)功電流則為Icomp,而在PCC電壓作出相應(yīng)的調(diào)整時(shí),輸出的電壓則為UPCCO,我們就可以使用雙二階通用積分器同步坐標(biāo)系所環(huán),對(duì)光伏發(fā)電系統(tǒng)中的PCC的電壓幅值和相位進(jìn)行測(cè)定,從而通過(guò)者間的比對(duì),通過(guò)PI調(diào)節(jié)器調(diào)整對(duì)誤差進(jìn)行補(bǔ)償,從而實(shí)現(xiàn)理想的電壓,同時(shí)還可以通過(guò)設(shè)定參考值疊加的方式,對(duì)光伏逆變器中的有功電流參考值進(jìn)行控制,從而實(shí)現(xiàn)PCC電壓的有效調(diào)整,這也是調(diào)整光伏并網(wǎng)系統(tǒng)升高的一種有效方式,可以將電壓可以控住在合理的范圍內(nèi)[2]。

        3.2有功電流電源的調(diào)整原理及調(diào)整方略

        1)有功電流的調(diào)整原理。光伏發(fā)電并網(wǎng)運(yùn)行,會(huì)出現(xiàn)PCC電壓升高的現(xiàn)象,究其原因是光伏發(fā)電系統(tǒng)的容量偏大,這必然會(huì)產(chǎn)生大量的有功功率,因而在使用時(shí)想辦法限制或者減少光伏系統(tǒng)的發(fā)電狀況,能控制整體的電流狀況,讓輸出的電壓在可以控制的范圍內(nèi)。

        2)有功電流的調(diào)整方法。限制時(shí)運(yùn)用有功電流限制方略時(shí),要求了解到實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的暫態(tài)和穩(wěn)態(tài)波形圖,當(dāng)PCC本地負(fù)被隔離一,PCC能夠在短時(shí)間內(nèi)電壓升高,同時(shí)要求電壓調(diào)整器控制電壓狀況,增強(qiáng)PCC的整體控制力度,所以控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)也得到最為有效的控制。電壓調(diào)整方式是穩(wěn)態(tài)波形,也就說(shuō)當(dāng)前系統(tǒng)是穩(wěn)定運(yùn)行模式,隨著時(shí)間推移輸出的功率正在逐漸減少,電壓整體偏差會(huì)出現(xiàn)回歸為零的情況,因而系統(tǒng)功率運(yùn)行是在單位因子范圍內(nèi)。

        3.3選擇光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)逆變器

        在光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)點(diǎn)電壓調(diào)節(jié)中,逆變器是最重要的調(diào)節(jié)設(shè)備。在選擇光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)逆變器的時(shí)候,要根據(jù)光伏發(fā)電系統(tǒng)的整體技術(shù)指標(biāo)及廠商提供的產(chǎn)品手冊(cè)來(lái)選擇,另外還要考慮其他因素,比如整機(jī)效率、額定輸出功率、啟動(dòng)性能、輸出電壓等。額定輸出功率指的是光伏逆變器的負(fù)載供電能力,選擇合理的逆變器能夠有效提高電壓調(diào)節(jié)的質(zhì)量。輸出電壓調(diào)節(jié)性能指的是逆變器的穩(wěn)壓性能,其與輸出電壓的偏差有著重要的聯(lián)系[3]。

        4光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)點(diǎn)電壓升高調(diào)整案例分析

        案例簡(jiǎn)介:某光伏電站總裝機(jī)容量為10MW,共有7個(gè)光伏方陣,該光伏電站主要出現(xiàn)了35kV并網(wǎng)點(diǎn)電壓升高問(wèn)題,也即在日照輻射較強(qiáng)時(shí)(2:00~14:00左右),會(huì)導(dǎo)致光伏電站并網(wǎng)功率升高,從而引發(fā)并網(wǎng)點(diǎn)電壓顯著升高,而依據(jù)調(diào)度下發(fā)母線電壓限值規(guī)定,35kV并網(wǎng)點(diǎn)電壓合理范圍應(yīng)為33.5-38.5kV,若不及時(shí)采取調(diào)整措施,則會(huì)導(dǎo)致并網(wǎng)點(diǎn)電壓超過(guò)規(guī)定上限,從而對(duì)整體電力系統(tǒng)造成不良的影響,鑒于此,相關(guān)人員設(shè)計(jì)了SVG的無(wú)功能力和光伏逆變實(shí)驗(yàn)對(duì)電壓進(jìn)行了調(diào)節(jié)。

        首先,是對(duì)海原變35kV母線進(jìn)行控制,U5電壓越高,會(huì)導(dǎo)致并網(wǎng)點(diǎn)UPCC電壓越高,控制方法主要有:降低海原變主變檔位或采用SVG發(fā)出感性無(wú)功、切除電容器、投入電抗器等方式降低海原變無(wú)功功率設(shè)備壓力,其次,是對(duì)SVG發(fā)出的無(wú)功Qc進(jìn)行控制,由于QC越高,UPCC越低,為此,可利用AVC系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)或手動(dòng)電壓無(wú)功綜合調(diào)節(jié)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,通過(guò)過(guò)AVC系統(tǒng)控制SVG進(jìn)行電壓無(wú)功綜合調(diào)節(jié),能夠?qū)⒉⒕W(wǎng)點(diǎn)電壓控制在38.5kV以下,該種調(diào)整方法對(duì)SVG具有一定的依賴性,為此,還可利用變器無(wú)功能力,對(duì)各方陣逆變器功率因數(shù)進(jìn)行手動(dòng)設(shè)置和進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償,或者將逆變器、各方陣數(shù)據(jù)采集器與現(xiàn)有AVC系統(tǒng)進(jìn)行接入,然后通過(guò)AVC系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集器、逆變器等一系列的操作,促進(jìn)向電網(wǎng)輸送的無(wú)功功率QG增加,從而實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)電壓的調(diào)節(jié),實(shí)驗(yàn)證實(shí)其能將電壓能控制在37.46kV左右。

        5結(jié)束語(yǔ)

        綜上所述,目前我國(guó)光伏發(fā)電技術(shù)屬于新型產(chǎn)業(yè),在光伏發(fā)電技術(shù)的發(fā)展中也受到了國(guó)家及社會(huì)的大力支持,調(diào)整光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)點(diǎn)電壓可以有效促進(jìn)光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)的持續(xù)發(fā)展,其也受到了相關(guān)科研單位及光伏企業(yè)的關(guān)注。要想有效提高光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)點(diǎn)電壓調(diào)整的質(zhì)量,就要全面掌握光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)點(diǎn)的運(yùn)行機(jī)制,根據(jù)不同的系統(tǒng)制定不同的優(yōu)化對(duì)策,以此提高電壓調(diào)整質(zhì)量,使光伏發(fā)電技術(shù)及光伏企業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

        參考文獻(xiàn)

        [1]廖建海.光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)點(diǎn)電壓升高調(diào)整原理及措施探討[J].科技創(chuàng)新與生產(chǎn)力.2018(06)

        [2]徐娟.光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)點(diǎn)電壓升高調(diào)整原理及方法[J].現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)信息.2018(02)

        [3]太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的系統(tǒng)分類[J].能源與節(jié)能.2014(08)

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