分布式光伏电源并网对电网电能质量影响的研究 宋超

发表时间:2020/12/15   来源:《电力设备》2020年第29期   作者:宋超
[导读] 摘要:以配电网电能质量保障为基础,开展各项调节功能的优化设计,提出了中心、本地两个方面的控制措施。
        (国网安徽省电力有限公司无为市供电公司  安徽省无为市  238300)
        摘要:以配电网电能质量保障为基础,开展各项调节功能的优化设计,提出了中心、本地两个方面的控制措施。借助仿真实验过程,能够发现中心、本地两种控制措施具备可行性,有效完成光伏并网储能元件的科学调整程序,有效提升直流母线电压运行的抗干扰能力,切实提升配电网电能运行品质。
        关键词:分布式;光伏电源;电网电能;质量分析
        一、分布式光伏电源并网的危害类型
        (一)谐波干扰
        1谐波形成时,引起旋转电机运行受阻,增加运行损耗,继而引起机械产生高频振动,由此形成较高频率的噪声与谐波,将会影响电能供应的稳定性。
        2谐波电流能够提升变压器绕组损耗值,使其处于较高温度环境中。谐波在一定程度上,增加了变压器运行噪音,谐波源形成的电流,在经过变压器时,受到了谐振作用,将会引起变压器发生损坏问题。
        3交流电网中存在的异常电压问题,将会形成变流器控制角存在不等问题,在正反馈作用下,提升系统电压发生异常的可能性,引起整流器运行不畅,严重时将会引起换相设备发生破损。
        4谐波在运行期间,对继电保护、自动化运行系统产生一定影响作用,将会引起此类装置发生误动、拒动等问题。
        (二)电压波动
        当频率范围为1~10时,将会引起电压波动问题,造成照明灯、配电网系统画面发生不稳定现象,让人们产生视觉不适感。此类干扰问题称之为“闪变”。当闪变现象较为强烈时,将会引起电机转动失稳问题,甚至损坏电子装置,对电网形成较为严重的公害威胁。
        (三)三相电压均衡性不足
        光伏电站运行期间,逆变器实施三相触发时,将会产生触发对准性不足现象,引起网点三相电压形成对称性缺失问题。鉴于光伏电站作为辅助性运行系统,具有较低的负荷,实际产生的三相电压,可不予考虑。负序稳定干扰供电系统与设备的具体表现为:
        1引起电力系统运行时,缺失继电保护装置,造成负序启动元件运行不畅问题。
        2发电机、工厂运行发生异常振动,电动机设备发热。
        二、电能质量控制措施
        (一)中心控制
        1提升配电网调度的协调性
        配电网在实际接受调度指令时,将会采取指令响应措施,分布式光伏发电系统予以联动,针对逆变器运行期间产生的输出功率,实施调度指令的执行程序。然而,在此期间,调度指令的执行程序,含有不稳定性、渐发性等特点,对光伏列阵运行的功率参数产生威胁,由此形成功率不匹配问题,降低调度指令运行效果,影响着光伏电池能够输出功率的最大值。以超级电容器为基础,加强储能装置运行问题的解决效果,提升配电网调度指令执行的系统协调性。
        2采取低电压穿越形式
        配电网在日常运行期间,将会发生不小于10%的电压偏差问题,应针对光伏发电系统开展电压调整措施,加强电压控制效果。针对光伏并网运行时实际产生并网功率,开展的有效处理措施为:容量消减,以此科学规避逆变器过流问题,如若电压偏差小于10%,且存在配电网电压相应减少的现象,电压偏差的5%将会发生功率不足问题。
        3优化储能元件荷电状态
        以光伏发电系统运行能力为基础,全面提升其运行品质,将其运行的稳定性、抗干扰能力,作为切入点,应采取的有效措施为:保障电压取值的规范性,加强电压运行具有连续性,对电压开展有效的控制措施;如若电容器运行电压较小,可采取充电方案,提升电压补充效果;如若运行电压较高,应有效释放电能,防止其超出标准范围。为此,借助恒功率原理,加强充电、放电的运行有效性。提升电容器能量自控效果。


        (二)本地控制
        1科学控制电网侧结构,控制项目包括配电网调频功能、调压效果、调度运行能力。
        2有效控制逆变器结构,减少负面影响,提升配电网系统运行效果。
        3合理调整电容能量,保障配电网运行的稳定性。
        三、仿真分析
        (一)搭建仿真模型
        以某光伏电站为仿真实例,其实际发电总数为60MWp,发展列阵共有36个,每个光伏发电列阵将会配置升压箱式变一台、交流汇流箱八台。并在每个汇流箱位置完成逆变器安置,配置逆变器数量为6,规格为40kW。有效整理光伏子方阵采取等值处理措施,具体数据如下:a.逆变器容量:等值处理前容量为40kW,等值处理后容量为1920kW。b.逆变器数量:等值处理前容量为6×8=48台,等值处理后容量为1台。c.变压器容量:等值处理前容量为1600kVA,等值处理后容量为1600kVA。d.变压器数量:等值处理前容量为1台,等值处理后容量为1台。
        (二)仿真分析
        1调度模式
        结合实际制定的配电网调度方案,有序开展仿真实验,验证此种方案的可行性。光伏电源自身运行的母线电压,以直流形式完成运行,具有较强的稳定性。当配电网以功率为主题,发出调度指令时,系统执行程序,借助仿真验证获得科学的调度程序。仿真实验现象:当响应时间取值范围为[0.1,0.2]秒时,系统将会在短时间内提升光伏列阵的运行功率;当响应时间取值范围为[0.2,0.4]秒时,分布式光伏的调整项目为无功与有功两种调度效果。基于电容器具备较为优异的协调性,有助于保持光伏调度指令响应与执行的稳定性。如若在控制母线电压时,将其有序控制在800V范围内,电压将会产生较大偏差问题,有助于提升直流母线电压运行的抗干扰能力,此种优化方式能够提升功率响应速度,使其在前馈环节中获得优异的运行效果,科学防止直流母线电压发生浮动问题。
        2调频模式
        以配电网调频为仿真主题,开展实验时发现:如若电频存在偏移现象,光伏电源将会想通与调频,以此轩主提升母线电压运行效果。当系统运行周期为[0.1,0.5]秒范围内,将会在0.4秒内有效提升光伏列阵运行功率。如若系统功率不大于50.3赫兹,光伏系统并网功率将会发生转变,以列阵输出功率为主要表现形式。如若持续提升配电网运行频率,当速率处于0.1赫兹4%状态时,将会降低光伏系统运行产生的功率设定值。
        如若光伏并网运行体系形成了较高的输出功率设定值,借助并网功率加以分析,电容器将会有效吸收功率剩余值。光伏列阵系统运行期间,系统整体输出功率应不大于设定值,在开展输出功率有效处理的基础上,即可开展光伏并网操作。在执行配电网系统调频程序时,应将800伏特电压设定为基础性条件,科学控制电压偏差,将偏差控制在0.625%范围内,以此保障母线电压运行的抗干扰能力。
        3低电压模式
        在低电压模式的仿真实验中,科学调整配电网设定电压,以母线电压运行条件为基础,保障配电网电压优化的有效性。光伏系统运行周期在[0.1,0.5]秒范围内,0.4秒内时间范围内将会迅速提升功率。在功率响应不足0.3秒时,电压将会下滑至0.8Un。如若光伏系统运行电压不大于0.98Un,逆变器将会予以响应,将系统运行形成的无功功率,输送至配电网系统中,
        结束语
        综上所述,光伏电站以并网形式运行期间,在电压数值较小时,光伏电站内部含有的电缆、变压器等元素,极有可能对并网电流、电压等因素造成影响。在发电功率增长过程中,配电网逆变器能够依据实际需求,完成无功功率的发射与吸收等程序,以此提升大型光伏电站的协调能力。光伏电站运行逆变器时,能够将直流转变成交流,其转换过程中形成了谐波,将会在电网中危及电能质量。
        参考文献
        [1]电能质量干扰源对电网电能质量影响及应对策略研究[J].尹萍.低碳世界.2017(17)
        [2]电网电能质量与变压器振动噪声的关联性研究[J].亢泽阳,罗超威,张建凯,房建彬,王宇凡,王铁彪,靳永春.科技与创新.2017(14)
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