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太阳能光伏发电并网系统问题
日期:2020-08-25浏览次数:

     北京昭丰源科技有限责任公司为大家讲解太阳能光伏发电系统并入配电网后会遇到的问题,主要表现在输出功率不稳定、潮流分布、电压和频率、谐波、孤岛效应、对电网冲击、电能计量这七个方面:

太阳能光伏发电并网系统问题

      1、输出功率不稳定

  太阳能光伏发电系统发电装置除设备故障因素以外,其输出功率随日照、天气、季节、温度等自然因素而变化,输出功率极不稳定,无法根据实际情况的需要进行调节。光伏发电输出功率的不稳定,不仅会对整个电网的电压稳定造成影响,而且由于输出功率的不可预测性,难以提供稳定的电能输送保证。根据该特性,必须在实际运行中做好电网发电波动记录,掌握输出功率的波动规律,并在相应位置配备电网发电下降补偿装置,保证整个电网系统的稳定运行。

  2、潮流分布

  太阳能光伏发电系统接入智能微电网后,特别是从负荷侧接入后,往往会导致整个网络的负荷分布发生变化。此外,光伏发电系统的随机变化特性会导致并网后的各种负荷分布情况交替出现,使系统潮流也具有一定的随机性,此时传统潮流算法将不再适用。因此,有必要提出新的潮流分析和控制方法。

  多数的方法是,针对配电网中不同类型分布式电源,建立稳态模型。通过对电力电子逆变器典型接口模型进行研究,建立其在潮流计算中所需的数学模型,考虑光伏系统功率输出特性和节点类型转化方式,提出改进的微电网潮流算法,如基于灵敏度补偿的计算方法等。此外,随机潮流算法从统计学角度,用概率密度函数进行描述和分析,但该方法多用于中长期潮流计算。本文用随机潮流算法分析光伏发电系统的必要性和适用性,还需进一步论证。

  3、电压和频率

  一般认为,配电网内光伏发电系统不应主动参与电压调节,但此类间歇性电源的接入不但会影响稳态电压分布,还会引起系统电压波动,特别是大规模光伏电站并网后可能导致系统电压越限,因此,必须采取合理的控制和补偿措施。近年来,专家和学者提出了一些新的分析控制方法,如减少无功出力,尽量多发有功功率;在电源装设点安装无功补偿装置;在配电网中安装基于电力电子技术的电压补偿设备,如静止无功补偿器等,特别对于功率因数较高(不小于0.98)的光伏发电系统,更应进行合理的无功补偿,以实现无功的分层分区和就地平衡,减少光伏发电接入对电压的影响,降低线损,并保证逆变器的正常运行。如光伏发电系统以10kV电压等级接入系统,则10kV侧的功率因数在0.85~0.98范围内,通常应按装机容量的60%配置无功补偿装置。对于大规模接入的分布式光伏电源,由于其有功出力具有随机性,如果不加控制,往往会引起系统频率偏移,因此必须对该问题进行深入研究,探讨合理的调节、控制措施。对于接入规模较小的分布式光伏电源,虽然也存在上述问题,但并不突出。

  在配电网需求侧响应机制下,分布式电源与负荷的运行配置非常灵活,其基本运行特性不易掌握,出力具有随机性,因此,应深入探讨出力变化的补偿和协调控制措施,以减小光伏发电系统的接入对配电网的影响[20]。

  4、谐波

  太阳能光伏发电系统发电并网设备的逆变器是一个谐波源,其产生的谐波分量与其拓扑结构和控制方式有关,这导致了光伏发电并网系统在将直流电能逆变转换为交流电能的过程中产生大量谐波。由于光伏发电并网系统安装位置的不确定性,实际注入公共连接点的谐波电流需在发电装置并网时,按规定方法测量后才能得知。因此,光伏发电并网系统实际并网时需现场检测其谐波电压、电流是否满足国家标准,如不满足,则需采取加装滤波装置等相应措施。

  5、孤岛效应

  太阳能光伏发电系统并网后,会产生孤岛效应。孤岛效应是指并网型逆变电源在电网断电时,并网装置仍然保持对失压电网中的某一部分线路继续供电的状态。孤岛效应的危害是多方面的,当电力部门对有光伏发电的居民小区的电力设施停电检修时,由于孤岛效应,这些被电力部门认为已经停电的电力设施可能仍然带电,对检修人员非常危险;另外,处于孤岛中的用电设备会因电压和频率的变化而损坏,而且并网设备本身也可能会因负荷的急速变化而损毁。因此,居民屋顶光伏发电并网系统必须具有检测孤岛效应的手段,当孤岛发生时,快速、准确地切除并网逆变器,这是电力部门在允许居民光伏建筑一体化发电系统并网时必须要考虑的问题。

  6、对电网冲击

  太阳能光伏发电并网系统实际上是2个交流电源的并联,只有当2个交流电源的电压同幅度、同相位时才能并联。如果在逆变器交流侧电压与电网电压不同步的情况下并网,将产生冲击性电流,会对电网产生冲击。严重时,可能损坏附近居民的电器设备或引起保护动作,造成停电事故,并网设备本身也会因冲击而损坏。因此,居民光伏建筑一体化发电系统并网时,采用的并网逆变器必须有很可靠的同步控制装置,并网时要严格按规范操作。

  7、电能计量

  在居民太阳能光伏发电系统出现以前,居民一般是典型的耗电用户,采用机械式电能表或电子式电能表进行电能计量,随后又采用具有一定的防窃电功能的单向累计电量的计量方式。单向累计电量是指不管电源线正接还是反接,电能表计量数据都按消耗电能方式进行累加。这种设计对没有发电并网设备的居民来说没有问题,而且减少了接线错误,但对带有太阳能光伏发电设备的居民来说,当居民发电设备的发电功率大于用电功率时,装置向电网输送电能,这种单向累计电量的电能表,将把居民输送给电网的电能计量仍认为是从电网获取并消耗的电能,这显然是不合理的。因此,计量表计需要改变以往的模式。

  (1)采用双向累计电量的电能表的计量方式,在实际操作时还要考虑到不少因素,如双向累计电量的电能表无论采用手持式电子计量抄表方式或智能计量抄表方式,都必须与原抄表系统兼容;单相电能表普遍采用2.0级精度,在低负荷情况下计量误差将增大。当光伏电池组发电较居民自用电略有富裕或略有不足时,都会使得电表长期工作在轻载状态,使计量误差增大。因此,在双向累计电量时,应采用精度更高(如0.5s精度)及在小负荷情况下也能准确计量的电能表等。

  (2)采用2块电能表分别计量的方式。建议政府采取光伏发电,并网的优惠政策,如政府有光伏发电并网的优惠政策,可考虑居民太阳能光伏发电采用把光伏发电和居民用电分开计量的方式,即需要用2块电能表分别计量。居民用电量让居民按照市电价格购买,光伏发电量则可按政策优惠价格,给予居民一定的补贴,予以鼓励。

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