某光伏并網(wǎng)電站電能質(zhì)量分析

摘 要：文章對并網(wǎng)光伏電站電能質(zhì)量的影響因素進(jìn)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(jìn)行測試，并對并網(wǎng)前的電能質(zhì)量進(jìn)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(jìn)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(jī)容量4318萬千瓦，成為全球光伏發(fā)電裝機(jī)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(jī)容量1513萬千瓦，完成了2015年度新增并網(wǎng)裝機(jī)1500萬千瓦的目標(biāo)，占全球新增裝機(jī)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(shí)現(xiàn)功率變換及并網(wǎng)運(yùn)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(yùn)行。所以，光伏電站并網(wǎng)運(yùn)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(yùn)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(yùn)行產(chǎn)生的諧波對系統(tǒng)的影響不容忽視[6]。此外，實(shí)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(diǎn)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(diǎn)。

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(jìn)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(diǎn)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(diǎn)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(jìn)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(shí)現(xiàn)光伏發(fā)電系統(tǒng)高效穩(wěn)定并網(wǎng)運(yùn)行具有重要意義。

參考文獻(xiàn)

[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(jī)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.

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[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.