分布式光伏电源并网对电网电能质量影响的研究张海军--中国期刊网

字体：大中小

首页> 原创作品> 正文

分布式光伏电源并网对电网电能质量影响的研究张海军

发表时间：2021/4/12 来源：《基层建设》2020年第32期作者：张海军

[导读] 摘要：简要分析了分布式光伏电源并网的危害类型：谐波干扰、电压波动、三相电压均衡性不足，提出了电能质量控制措施：中心控制、本地控制；开展了仿真分析：调度模式、调频模式、低电压模式、优化荷电状态，以此有效控制光伏电源对电能传输产生的干扰性，保障配电网电能传输质量。

        舟山市启明电力设备制造有限公司浙江舟山 316000
        摘要：简要分析了分布式光伏电源并网的危害类型：谐波干扰、电压波动、三相电压均衡性不足，提出了电能质量控制措施：中心控制、本地控制；开展了仿真分析：调度模式、调频模式、低电压模式、优化荷电状态，以此有效控制光伏电源对电能传输产生的干扰性，保障配电网电能传输质量。
        关键词：关键词：光伏；电网电能质量；分布式；并网
        引言
        城市光伏作为一种新型分布式电源接入配电网后，配电网负荷侧受端出现诸多发电单元，配电网的电源拓扑由系统侧单一大电源注入单向供电模式，向大量使用受端分布式光伏发电的多源多向模式转变。原有配电网潮流及其构成发生变化，势必影响配电网系统的供电方式、电能质量、保护原理及配置方案。
        一、传统发电模式的优缺点
        在没有新能源的出现以前，我国主要是采用燃烧化石燃料来发电。众所周知，我国是一个能源大国，物资丰厚。每年都会开采大量的煤、石油、天然气来进行燃烧发电。在新中国建立初期，我国技术落后，燃烧化石燃料来发电是主要发电形势。
        传统发电模式的优点。传统发电模式一直延续至今还在被人们普遍使用想必必定有其不可被代替的优点。三大资源：煤，石油，天然气都是深埋于地下的自然资源，是大自然赋予人类最珍贵的宝物，它们的形成都得需要百万年的风沙，水洗根据地理形势的改变而逐渐形成的。将它们从地下开采出来供人类使用也可以说是无尽所能。想必传统资源最大的优点就是成本低吧。对于已经形成的东西进行使用是不需要太多成本的，外加上储存量较大，发电时更加的稳妥是人们至今都无法舍弃传统发电形式的原因，在未来的很长一段时间，想必传统发电模式还是会依然存在，其不可代替的优势一直被人们所看好。
        传统发电模式的缺点。既然有新能源发电的出现，想必是因为传统发电模式具有不可避免的缺点。传统发电模式无非是利用自然资源的燃烧来进行供电，但是自然资源并不是无穷无尽的，万物有始必有终，大自然的赠予初衷是好的，但是无休无止的索取终有一天会将自然资源全部耗尽。
        二、含光伏发电系统单一用户功率特性分析
        1.光伏发电分析
        对光伏发电系统的输出功率有直接关系的三个量为太阳辐射量、光伏发电系统受光面积、光伏发电系统的光伏转换效率。一天中各时刻的太阳总辐射量是不断变化的：晴天的太阳辐射量主要取决于各时刻对应的太阳高度角（太阳的相对位置）和大气透明度，当天气变化时，对太阳辐射影响较大的是云层对太阳辐射的反射和吸收，当天空乌云密布时，到达地面的日射量还不到入射量的10％。太阳电池组件的温度影响其本身的转换效率，太阳电池具有负的温度效率系数，即温度越高转换效率越低，实际运行的光伏发电系统中太阳电池温度取决于多个参数：日照强度、环境温度、地面反射、风速、风向等。仅以光伏出力曲线的天气条件属性作为区分，将一年的光伏出力曲线进行分类并取平均，得到晴天、阴天、雨雪天典型出力曲线，可知在晴天和阴天时，一天中从6时到18时光伏发电系统的输出功率随时间呈近似正弦规律变化的单峰现象，在合理配置容量以及移峰填谷控制下可以有效平滑负荷曲线。
        2.系统功率特性分析
        选取该用户夏季典型负荷曲线，并计算同期光伏发电功率特性曲线，分析功率差额可知：在上午10时到下午14时期间，存在余电上网现象，此时该系统可视为电源点；在其他时间均需要从电网取电，系统视为负荷。因此，对于含光伏系统而言，其功率特性有负荷特性和电源特性两种形态，而且在大时间尺度表现出重复性，这对于电力系统调度方案制定和配电网规划具有重要指导意义，同时小时间尺度表现出随机性，则对系统控制策略提出了较高的要求。

期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆

        三、分布式光伏电源并网对电网电能质量影响及措施
        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.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。
        3.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。
        4.分布式电源接入配电网多源多向特性影响
        目前对于分布式电源并网研究多集中在多源多向潮流对继电保护、电能质量等的影响分析，以上述研究成果为基础，分析得出避免分布式电源接入对配网影响的关键节点注入潮流阈值，以此为目标潮流阈值为约束，通过节点处采集终端获取实时运行潮流数据，加权计算各光伏逆变器控制参数，闭环调整光伏逆变系统出力行为，同时也可以有选择性的投入辅助储能装置，加强无功功率就地补偿和谐波补偿等措施，从而控制上网功率水平，以维护配网常态稳定运行。
        5.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，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。
        参考文献
        [1]刘立群,刘天保,刘春霞.分布式光伏接入配电网继电保护的解决方案[J].太原科技大学学报,2020,41(03):165-169+175.
        [2]袁方方,赵江信,郭宝甫.分布式光伏电源与配电网协调控制策略研究[J/OL].电测与仪表:1-9.