低壓配網(wǎng)中光伏發(fā)電系統(tǒng)的電能質(zhì)量分析

摘要：光伏發(fā)電系統(tǒng)主要是將取之不盡用之不竭的太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換成電能，對(duì)促進(jìn)電力行業(yè)的發(fā)展有著極大地作用，但光伏發(fā)電系統(tǒng)的電能質(zhì)量也將受到很多因素的影響，因此，應(yīng)保證光伏發(fā)電系統(tǒng)的電能質(zhì)量，才能保證低壓配網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：低壓配網(wǎng)；光伏發(fā)電系統(tǒng)；電能質(zhì)量

中圖分類號(hào)：b841.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1 當(dāng)前低壓配網(wǎng)中光伏發(fā)電系統(tǒng)的電能質(zhì)量現(xiàn)狀分析

光伏發(fā)電系統(tǒng)主要是將取之不盡用之不竭的太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為電能，以供用戶使用，一方面可以為用戶營(yíng)造更加可靠的用電環(huán)境，而另一方面則能有效地提高低壓配網(wǎng)的運(yùn)行效率，同時(shí)也給配網(wǎng)系統(tǒng)的運(yùn)行帶來(lái)更多的電力能源[1]。然而，從當(dāng)前低壓配網(wǎng)的運(yùn)行情況來(lái)看，光伏發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中所產(chǎn)生的電能質(zhì)量達(dá)不到相關(guān)的使用要求，從而影響到低壓配網(wǎng)中光伏發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行效率，在將這些電能質(zhì)量不達(dá)標(biāo)的電能應(yīng)用到配電系統(tǒng)中之后，也會(huì)影響到低壓配網(wǎng)的運(yùn)行質(zhì)量。

1.1 天氣環(huán)境的影響

天氣環(huán)境的改變會(huì)產(chǎn)生大量的諧波，影響到光伏發(fā)電系統(tǒng)的電能質(zhì)量[2]。光伏發(fā)電需要有著充足的光能，才能保證光伏發(fā)電的電能質(zhì)量，而在多云天氣的情況下，發(fā)電功率將會(huì)出現(xiàn)劇烈的變化，在最大變化率超過(guò)10%額定處理的情況下，變化的頻度每小時(shí)也將超過(guò)10次，變化頻率過(guò)于頻繁，將會(huì)造成功率輸出電壓出現(xiàn)波動(dòng)的現(xiàn)象，在這種情形下并入電網(wǎng)的話，電流將會(huì)出現(xiàn)諧波，從而影響到光伏發(fā)電系統(tǒng)的電能質(zhì)量，甚至影響到配網(wǎng)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

1.2 光伏發(fā)電系統(tǒng)自身因素的影響

光伏發(fā)電系統(tǒng)是低壓配網(wǎng)的重要組成部分，其運(yùn)行的可靠性、穩(wěn)定性將直接影響到低壓配網(wǎng)的運(yùn)行效率，因此，在低壓配網(wǎng)運(yùn)行的過(guò)程中，應(yīng)保證光伏發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行的安全性、可靠性，為提升配網(wǎng)運(yùn)行的效率做好基礎(chǔ)保障工作[3]。光伏發(fā)電系統(tǒng)自身由非線性元件所組成，如，DC/DC變換器、光伏電池、濾波裝置、逆變裝置等，而在對(duì)光伏發(fā)電系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，光伏發(fā)電系統(tǒng)的自身很容易出現(xiàn)問(wèn)題，影響到發(fā)電系統(tǒng)的正常運(yùn)行，如，逆變裝置在運(yùn)行過(guò)程中，如果出現(xiàn)問(wèn)題或是運(yùn)用不當(dāng)?shù)脑?，極易產(chǎn)生諧波，從而影響到系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

1.3 光伏發(fā)電技術(shù)的影響

隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，光伏發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)展也極為迅速，尤其是在光伏發(fā)電技術(shù)上也進(jìn)行了不斷地改進(jìn)和創(chuàng)新，對(duì)提升光伏發(fā)電效率以及保障光伏發(fā)電的電能質(zhì)量有著極大地作用[4]。然而，就當(dāng)前低壓配網(wǎng)中光伏發(fā)電系統(tǒng)的電能質(zhì)量來(lái)分析，電能質(zhì)量不高，達(dá)不到并網(wǎng)的電能質(zhì)量要求，在并網(wǎng)后會(huì)影響到低壓配網(wǎng)的正常運(yùn)行。究其原因，很多低壓配網(wǎng)地區(qū)所應(yīng)用的光伏發(fā)電技術(shù)不足，技術(shù)落后勢(shì)必會(huì)影響到光伏發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行效率，從而導(dǎo)致光伏發(fā)電系統(tǒng)的電能質(zhì)量不高，在并入低壓配網(wǎng)之后，影響到低壓配網(wǎng)的正常運(yùn)行。

2 低壓配網(wǎng)中光伏發(fā)電系統(tǒng)的電能質(zhì)量分析

低壓配網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行的過(guò)程中，電能質(zhì)量會(huì)受到多種因素的影響，而使電能質(zhì)量不達(dá)標(biāo)[5]。電能質(zhì)量是否達(dá)標(biāo)需要有著相關(guān)的參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)，本節(jié)主要對(duì)低壓配網(wǎng)中光伏發(fā)電系統(tǒng)的電能質(zhì)量進(jìn)行分析。

確定低壓配網(wǎng)中光伏發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行條件，主要針對(duì)以下兩種情況，對(duì)光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行仿真，0-0.5s：T（電池溫度）=25℃，S（太陽(yáng)輻照度）=1000W/m2；0.5-1s：T（電池溫度）=25℃，S（太陽(yáng)輻照度）=700W/m2。分別對(duì)母線處的入網(wǎng)電壓、入電網(wǎng)功率、入網(wǎng)電流的畸變的情況進(jìn)行分析。

從光伏發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行的實(shí)踐中，主要采集了光伏并網(wǎng)注入有功功率（如圖1-a所示）和光伏并網(wǎng)注入直流側(cè)電壓（如圖1-b所示），從圖1-a中我們不難發(fā)現(xiàn)，在光伏電源并網(wǎng)之后，有功功率的變化范圍也會(huì)跟蹤光伏最大輸出功率，而從對(duì)圖1-b的分析中可以看到電壓會(huì)受到功率波動(dòng)而出現(xiàn)波動(dòng)的現(xiàn)象，在這種情況下，光伏發(fā)電系統(tǒng)的電能質(zhì)量也將受到直接的影響。另外，在逆變器逆變之后并入電網(wǎng)的情況下，在0.5s光伏系統(tǒng)出現(xiàn)光照波動(dòng)時(shí)，因受到輸出功率的影響，直流側(cè)輸出的電壓記憶產(chǎn)生波動(dòng)，從而影響到配網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的電能質(zhì)量。

圖1 光伏并網(wǎng)輸出的功率

3 如何保證低壓配網(wǎng)中光伏發(fā)電系統(tǒng)的電能質(zhì)量

3.1 應(yīng)用諧波過(guò)濾器規(guī)避天氣環(huán)境的影響

低壓配網(wǎng)中光伏發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行的過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)受到天氣環(huán)境的影響，例如，陰天、夜晚、灰塵等天氣環(huán)境條件下，會(huì)給光伏發(fā)電系統(tǒng)的正常運(yùn)行造成直接的影響，會(huì)導(dǎo)致光伏發(fā)電系統(tǒng)電壓波動(dòng)而出現(xiàn)諧波的現(xiàn)象，因此要規(guī)避這類因素的影響，需要做好低壓配網(wǎng)中光伏發(fā)電系統(tǒng)的電能質(zhì)量保障工作。諧波過(guò)濾器能夠有效地對(duì)配網(wǎng)中所產(chǎn)生的諧波進(jìn)行過(guò)濾，因此，可充分應(yīng)用諧波過(guò)濾器來(lái)抑制光伏發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行中所產(chǎn)生的諧波，從而有效地規(guī)避諧波帶來(lái)的影響。另外，光伏發(fā)電系統(tǒng)中，光伏板的安裝位置以及角度是否合理也將直接影響到光伏發(fā)電系統(tǒng)的電能質(zhì)量，因此，應(yīng)充分運(yùn)用先進(jìn)的控制技術(shù)，來(lái)對(duì)光伏板角度進(jìn)行調(diào)整，在光伏發(fā)電系統(tǒng)實(shí)施的過(guò)程中，應(yīng)選擇合理的安裝地點(diǎn)，才能保證低壓配網(wǎng)中光伏發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行效率，從而保證電能的質(zhì)量。

3.2 完備光伏發(fā)電系統(tǒng)

光伏發(fā)電系統(tǒng)受到自身因素的影響，使得光伏發(fā)電系統(tǒng)的電能質(zhì)量也受到一定的影響，尤其是諧波電流對(duì)并網(wǎng)的影響，因此，必須采取有效的措施，完備光伏發(fā)電系統(tǒng)，規(guī)避諧波電流對(duì)電能質(zhì)量的影響。例如，對(duì)諧波抑制的過(guò)程中，可以改進(jìn)現(xiàn)有的并網(wǎng)逆變器，如，群控技術(shù)、綜合補(bǔ)償控制等技術(shù)，切實(shí)有效地提升低壓配網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行效率。

3.3 增強(qiáng)新技術(shù)的引進(jìn)和研發(fā)

低壓配網(wǎng)中光伏發(fā)電系統(tǒng)的電能質(zhì)量受到光伏發(fā)電技術(shù)的影響，尤其是在高容量、大規(guī)模PV接入電網(wǎng)運(yùn)行之后，如果要保證低壓配網(wǎng)運(yùn)行的安全性、可靠性，則需要增強(qiáng)新技術(shù)的引進(jìn)和研發(fā)。例如，儲(chǔ)能技術(shù)、新型并網(wǎng)逆變器等技術(shù)。其中儲(chǔ)能技術(shù)是未來(lái)電力系統(tǒng)發(fā)展非常重要的技術(shù)，尤其是在高比例PV系統(tǒng)中的應(yīng)用，更是體現(xiàn)出了非常好的應(yīng)用前景，PV系統(tǒng)主要是通過(guò)并網(wǎng)逆變器與儲(chǔ)能裝置的配合，進(jìn)行能量的存儲(chǔ)和釋放，可以實(shí)現(xiàn)有功、頻率的調(diào)節(jié)，可以平抑電網(wǎng)功率的波動(dòng)，從而達(dá)到限制系統(tǒng)平衡負(fù)荷、故障電流的擾動(dòng)，進(jìn)而提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。儲(chǔ)能技術(shù)主要的組成設(shè)備有超級(jí)電容器、壓縮空氣儲(chǔ)能、蓄電池、超導(dǎo)儲(chǔ)能裝置，在對(duì)儲(chǔ)能技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)和完善的過(guò)程中，主要是對(duì)各項(xiàng)設(shè)備的改進(jìn)和完善，從而有效地提高光伏發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，進(jìn)一步保證光伏發(fā)電系統(tǒng)的電能質(zhì)量。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，隨著電力行業(yè)的飛速發(fā)展，人們生活水平的不斷提高，用電量以及用電負(fù)荷也在不斷地增加，為滿足人們的用電需求，則需要不斷地改進(jìn)和完善低壓配網(wǎng)系統(tǒng)，通過(guò)光伏發(fā)電系統(tǒng)的應(yīng)用，對(duì)提升低壓配網(wǎng)系統(tǒng)的運(yùn)行效率有著極大地作用。

參考文獻(xiàn)

[1] 劉東冉，陳樹勇，馬敏，王皓懷，侯俊賢，馬世英.光伏發(fā)電系統(tǒng)模型綜述[J]. 電網(wǎng)技術(shù). 2011（08）

[2] 田春箏，蔣小亮，丁巖，關(guān)朝杰，金津，胡釙.考慮電壓波動(dòng)和光照變化的并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)暫態(tài)特性分析[J]. 武漢大學(xué)學(xué)報(bào)（工學(xué)版）. 2015（05）