某并網(wǎng)光伏電站諧波分析

張海生，田云飛，徐昊亮，余 泳，趙宇洋，徐慧慧，陳兆雁，靳攀潤，劉正英，程紫運

（國網(wǎng)甘肅省電力公司經(jīng)濟技術(shù)研究院，蘭州 730050）

某并網(wǎng)光伏電站諧波分析

張海生，田云飛，徐昊亮，余 泳，趙宇洋，徐慧慧，陳兆雁，靳攀潤，劉正英，程紫運

（國網(wǎng)甘肅省電力公司經(jīng)濟技術(shù)研究院，蘭州 730050）

本文對甘肅省國投敦煌10MW光伏電站并網(wǎng)運行引起的諧波問題進行分析和評估，將光伏電站并網(wǎng)模型在Matlab/Simulink上進行仿真研究，得出諧波電流、諧波電壓對電網(wǎng)的影響。

并網(wǎng)運行；仿真；諧波電壓；諧波

1 引言

常見的光伏電源對配電網(wǎng)電能質(zhì)量的影響主要有電網(wǎng)電壓和諧波污染[1]。電網(wǎng)電壓的影響主要表現(xiàn)在：一是對系統(tǒng)電壓穩(wěn)態(tài)的影響。傳統(tǒng)的集中式電源分配網(wǎng)絡(luò)通常沿徑向饋線方向，狀態(tài)的穩(wěn)態(tài)運行電壓逐漸降低。光伏電源接入，減少了傳輸功率和光伏發(fā)電輸出無功支持，饋線負荷節(jié)點電壓升高。如果接入點容量較小，有利于提高系統(tǒng)末端電壓和降低網(wǎng)損；如果接入點容量過大，會導(dǎo)致一些節(jié)點電壓超標。配電網(wǎng)電壓受影響的程度與光伏電源總?cè)萘看笮『徒尤胛恢妹芮邢嚓P(guān)[1]。二是對系統(tǒng)電壓波動的影響。電網(wǎng)電壓的波動通常是由系統(tǒng)有功無功不平衡導(dǎo)致的。由于光伏電池的輸出功率受溫度、光照等天氣因素影響較大，輸出具有隨機、不穩(wěn)定的特點，故很難與當?shù)刎摵蓞f(xié)調(diào)運行。當系統(tǒng)負荷波動，且光伏輸出反向變化時，系統(tǒng)電壓波動可能會加重，甚至可能造成系統(tǒng)電壓閃變。光伏電池發(fā)出的直流電經(jīng)過逆變器變成交流電，然后并入電網(wǎng)。采用電力電子元器件制作的變流器接入配電網(wǎng)完成調(diào)節(jié)和控制的方法與其他方法有較大區(qū)別，由于電力電子開關(guān)器件的頻繁開斷容易產(chǎn)生諧波分量，對電網(wǎng)造成很大的諧波污染[2]。

隨著電力電子技術(shù)的快速發(fā)展，新的控制方法逐漸成熟，尤其是基于PWM逆變技術(shù)的一系列控制方法的涌現(xiàn)，逆變器的輸出特性已大為改觀，輸出電能能基本滿足電能質(zhì)量的要求。

以敦煌10MW光伏并網(wǎng)工程[3]為例，分析光伏電站接入對電網(wǎng)諧波的影響。并且通過將光伏電站模型在Matlab/Simulink上仿真分析，得出諧波電壓、諧波電流對電網(wǎng)的影響。

2 并網(wǎng)光伏電站產(chǎn)生的諧波分析

光伏電站在并網(wǎng)過程中，通過并網(wǎng)逆變器將直流電逆變成交流電，逆變器中的電力電子開關(guān)器件頻繁開斷易產(chǎn)生開關(guān)頻率附近的諧波分量，對電網(wǎng)造成很大的諧波污染。

在電網(wǎng)中，若電壓u(t)和電流i(t)都含有高次諧波分量，則分別可表示為：

式中，Uh，Ih分別為諧波電壓、諧波電流；u(t)和i(t)具有相同的基波頻率f1；ω1＝2πf1；h=1,2,3,…,N。通過對電壓、電流進行傅里葉分解，可求出電壓、電流的諧波次數(shù)和諧波幅值。本文采用將光伏電站的并網(wǎng)模型應(yīng)用Matlab/Simulink中的模塊搭建，并進行仿真分析電壓、電流的諧波含量。

2.1 諧波電流分析[4,5]

根據(jù)國投敦煌10MW光伏電站內(nèi)電池的聯(lián)結(jié)方式，計算出光伏電站運行過程中產(chǎn)生的各次諧波的最大注入電流如表1所示。

國投敦煌光伏電站接入的公共連接點為敦煌35kV母線，經(jīng)計算，敦煌變35kV母線短路容量為421.5MVA，和基準短路容量進行折算可得到敦煌變35kV母線注入諧波電流允許值。國投敦煌光伏電站容量為10MW，敦煌變主變?nèi)萘繛椋?0+31.5）MVA，根據(jù)容量分配可以得到國投敦煌光伏電站諧波電流注入的允許值。通過對比GB14549-93《電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波》5.1規(guī)定的注入公共連接點諧波電流允許值可知，國投敦煌10MW光伏電站各次諧波電路注入中，19次諧波電流超出標準規(guī)定的限值，其他各次諧波電流滿足要求。

2.2 諧波電壓分析

根據(jù)表1給出的諧波數(shù)據(jù)，分析國投10MW光伏電站諧波電流注入電網(wǎng)后對系統(tǒng)電壓的影響，同時也考慮了中廣核10MW光伏電站的影響。圖1和圖2分別為敦煌35kV母線、敦煌110kV母線電壓和諧波電壓含有率。

表1 國投敦煌10MW光伏電站運行過程中產(chǎn)生的最大諧波電流以及諧波電流允許值

通過對比GB/T14549-1993《電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波》所要求的不同電網(wǎng)電壓等級下的諧波電壓的極值可知，各次諧波電壓含有率都沒有超出標準規(guī)定的限值，總的諧波電壓含有率分別為1.68%和0.15%，也沒有超出標準規(guī)定值。

圖1 敦煌35kV母線電壓曲線和諧波電壓含有率

圖2 敦煌110kV母線電壓曲線和諧波電壓含有率

3 結(jié)束語

本文對國投敦煌10MW光伏電站并網(wǎng)運行引起的諧波問題進行了分析和評估。搭建Matlab/ Simulink仿真模型來分析并網(wǎng)光伏電站的諧波電壓、電流。計算分析結(jié)果表明：國投敦煌10MW光伏電站各次諧波電路注入中，19次諧波電流超出標準規(guī)定的限值，其他各次諧波電流均滿足要求。敦煌35kV母線和敦煌110kV母線各次諧波電壓含有率都沒有超出標準規(guī)定的范圍，總的諧波電壓含有率也沒有超出標準規(guī)定的限值。

[1] 姚致清，張茜，劉喜梅．基于PSCAD／EMTDC的三相光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)仿真研究．電力系統(tǒng)保護與控制，2010,38(17):77-81

[2] 張崢．單相光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的研究與改進[D]．西安理工大學(xué)，2010

[3] 敦煌電網(wǎng)2008年度運行方式[R]．敦煌市電力局，2009

[4] 韋鋼，吳偉力．分布式電源及其并網(wǎng)時對電網(wǎng)的影響[J]．高電壓技術(shù)，2007(8)

[5] 張國榮，張鐵良等．具有光伏并網(wǎng)發(fā)電功能的統(tǒng)一電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器仿真[J]，中國電機工程學(xué)報，2007，27(14):82-86

Radware與內(nèi)容交付網(wǎng)絡(luò)提供商簽訂合作協(xié)議

日前，Radware公司宣布，將于未來三年為全球知名的內(nèi)容交付網(wǎng)絡(luò)（CDN）服務(wù)提供商的安全即服務(wù)（SaaS）業(yè)務(wù)提供網(wǎng)絡(luò)安全基礎(chǔ)架構(gòu)，該訂單總值數(shù)百萬美元。

Radware DDoS安全解決方案系列提供了集成的應(yīng)用及網(wǎng)絡(luò)安全解決方案，可以實現(xiàn)最佳的多層安全架構(gòu)和DDoS攻擊防護措施。該解決方案借助利用專利保護的網(wǎng)絡(luò)行為分析技術(shù)提供最高的防護準確度檢測措施，用于保護用戶合法流量，以及實時特征碼生成技術(shù)幫助用戶免受零日攻擊侵擾。Radware DDoS防護措施提供了業(yè)界最高的緩解容量，可以以330M PPS（每秒數(shù)據(jù)包數(shù)）的速率處理高達400Gb/s的流量。

Radware全球服務(wù)合作副總裁Igal Toledano表示：“安全即服務(wù)是該CDN提供商的重要收入來源。該提供商的任何操作都需要敏感且持續(xù)更新的安全基礎(chǔ)架構(gòu)。Radware安全解決方案能夠確保該CDN提供商可以為客戶提供最快且質(zhì)量最高的DDoS檢測和緩解措施，無延遲、無宕機，也沒有任何遲緩?！?/p>

該協(xié)議為此CDN提供商提供了可供訂閱的Radware緊急響應(yīng)團隊每周和特別安全更新、全球范圍內(nèi)Radware安裝庫的全面維護以及Radware ERT團隊的優(yōu)先響應(yīng)時間和SLA，以便實時進行攻擊緩解。

第一線集團打造“鳳鳴岐山”的2017年

2月23日，大中華區(qū)ICT領(lǐng)先的電信中立網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供商第一線集團在北京舉行第一線2017年“鳳鳴岐山”新春傳媒午宴，集團創(chuàng)辦人及行政總裁文立先生出席，在回顧了公司2016年的工作亮點之后，還介紹了公司今年的發(fā)展方向。文立先生表示，第一線2016年在營收、稅息折舊及攤銷利潤（EBITDA）、純利等方面實現(xiàn)增長，均創(chuàng)集團創(chuàng)業(yè)以來的新高。公司去年成果豐碩，已在大中華區(qū)的主要城市建立每秒達一萬兆的骨干環(huán)，并計劃在美國硅谷及德國法蘭克福建立另外兩個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，將為集團在未來擴充互聯(lián)網(wǎng)及網(wǎng)絡(luò)節(jié)點至59個城市。

2017年是中國傳統(tǒng)的雞年，按照每年的慣例，第一線將“鳳鳴岐山”作為公司今年的勵志口號。文立說，在2017年，公司將再接再厲，主要發(fā)展策略集中在兩個方面：一是打造更高效的互聯(lián)網(wǎng)接入（Internet Access）；二是實現(xiàn)更高性能及更高速的云連接。據(jù)悉，集團于2016年榮獲多項業(yè)界殊榮，包括“家庭友善雇主獎勵計劃”、“大中華區(qū)ICT服務(wù)提供商年度卓越大獎”、集團創(chuàng)辦人及行政總裁文立先生榮獲“安永企業(yè)家獎2016中國”等。此外，文立先生自2014年起以天使投資者身份，為初創(chuàng)企業(yè)提供支持，至今已協(xié)助多家初創(chuàng)企業(yè)能獨當一面。

Harmonic Analysis of the Grid - Connected Photovoltaic Power Station

Zhang Haisheng, Tian Yunfei, Xu Haoliang, Yu Yong, Zhao Yuyang, Xu Huihui, Chen Zhaoyan, Jin Panrun, Liu Zhengying, Cheng Ziyun
(Gansu Electric Power Economy & Technology Research Institute, Lanzhou, 730050)

This paper analyzes and evaluates the harmonic problems caused by the grid operation of Dunhuang 10MW PV power plant in Gansu Province. The simulation study of the grid - connected model of PV power plant on Matlab / Simulink shows the effect of harmonic current and harmonic voltage on the grid.

grid operation; simulation; harmonic voltage; harmonic

10.3969/J.ISSN.1672-7274.2017.03.009

U223.6+3文獻標示碼：A

1672-7274（2017）03-0032-03

張海生，男，1989年生，碩士研究生，研究方向為電力系統(tǒng)規(guī)劃。