低壓配網中光伏發電系統的電能質量分析

摘要：光伏發電系統主要是將取之不盡用之不竭的太陽能轉換成電能，對促進電力行業的發展有著極大地作用，但光伏發電系統的電能質量也將受到很多因素的影響，因此，應保證光伏發電系統的電能質量，才能保證低壓配網的穩定運行。

關鍵詞：低壓配網；光伏發電系統；電能質量

中圖分類號：b841.1 文獻標識碼：A

1 當前低壓配網中光伏發電系統的電能質量現狀分析

光伏發電系統主要是將取之不盡用之不竭的太陽能轉換為電能，以供用戶使用，一方面可以為用戶營造更加可靠的用電環境，而另一方面則能有效地提高低壓配網的運行效率，同時也給配網系統的運行帶來更多的電力能源[1]。然而，從當前低壓配網的運行情況來看，光伏發電系統運行過程中所產生的電能質量達不到相關的使用要求，從而影響到低壓配網中光伏發電系統的運行效率，在將這些電能質量不達標的電能應用到配電系統中之后，也會影響到低壓配網的運行質量。

1.1 天氣環境的影響

天氣環境的改變會產生大量的諧波，影響到光伏發電系統的電能質量[2]。光伏發電需要有著充足的光能，才能保證光伏發電的電能質量，而在多云天氣的情況下，發電功率將會出現劇烈的變化，在最大變化率超過10%額定處理的情況下，變化的頻度每小時也將超過10次，變化頻率過于頻繁，將會造成功率輸出電壓出現波動的現象，在這種情形下并入電網的話，電流將會出現諧波，從而影響到光伏發電系統的電能質量，甚至影響到配網系統的正常運行。

1.2 光伏發電系統自身因素的影響

光伏發電系統是低壓配網的重要組成部分，其運行的可靠性、穩定性將直接影響到低壓配網的運行效率，因此，在低壓配網運行的過程中，應保證光伏發電系統運行的安全性、可靠性，為提升配網運行的效率做好基礎保障工作[3]。光伏發電系統自身由非線性元件所組成，如，DC/DC變換器、光伏電池、濾波裝置、逆變裝置等，而在對光伏發電系統的實際運行調查中發現，光伏發電系統的自身很容易出現問題，影響到發電系統的正常運行，如，逆變裝置在運行過程中，如果出現問題或是運用不當的話，極易產生諧波，從而影響到系統的正常運行。

1.3 光伏發電技術的影響

隨著科學技術的飛速發展，光伏發電系統的發展也極為迅速，尤其是在光伏發電技術上也進行了不斷地改進和創新，對提升光伏發電效率以及保障光伏發電的電能質量有著極大地作用[4]。然而，就當前低壓配網中光伏發電系統的電能質量來分析，電能質量不高，達不到并網的電能質量要求，在并網后會影響到低壓配網的正常運行。究其原因，很多低壓配網地區所應用的光伏發電技術不足，技術落后勢必會影響到光伏發電系統的運行效率，從而導致光伏發電系統的電能質量不高，在并入低壓配網之后，影響到低壓配網的正常運行。

2 低壓配網中光伏發電系統的電能質量分析

低壓配網光伏發電系統運行的過程中，電能質量會受到多種因素的影響，而使電能質量不達標[5]。電能質量是否達標需要有著相關的參數標準，本節主要對低壓配網中光伏發電系統的電能質量進行分析。

確定低壓配網中光伏發電系統的運行條件，主要針對以下兩種情況，對光伏并網發電系統進行仿真，0-0.5s：T（電池溫度）=25℃，S（太陽輻照度）=1000W/m2；0.5-1s：T（電池溫度）=25℃，S（太陽輻照度）=700W/m2。分別對母線處的入網電壓、入電網功率、入網電流的畸變的情況進行分析。

從光伏發電系統運行的實踐中，主要采集了光伏并網注入有功功率（如圖1-a所示）和光伏并網注入直流側電壓（如圖1-b所示），從圖1-a中我們不難發現，在光伏電源并網之后，有功功率的變化范圍也會跟蹤光伏最大輸出功率，而從對圖1-b的分析中可以看到電壓會受到功率波動而出現波動的現象，在這種情況下，光伏發電系統的電能質量也將受到直接的影響。另外，在逆變器逆變之后并入電網的情況下，在0.5s光伏系統出現光照波動時，因受到輸出功率的影響，直流側輸出的電壓記憶產生波動，從而影響到配網光伏發電系統的電能質量。

圖1 光伏并網輸出的功率

3 如何保證低壓配網中光伏發電系統的電能質量

3.1 應用諧波過濾器規避天氣環境的影響

低壓配網中光伏發電系統運行的過程中，經常會受到天氣環境的影響，例如，陰天、夜晚、灰塵等天氣環境條件下，會給光伏發電系統的正常運行造成直接的影響，會導致光伏發電系統電壓波動而出現諧波的現象，因此要規避這類因素的影響，需要做好低壓配網中光伏發電系統的電能質量保障工作。諧波過濾器能夠有效地對配網中所產生的諧波進行過濾，因此，可充分應用諧波過濾器來抑制光伏發電系統運行中所產生的諧波，從而有效地規避諧波帶來的影響。另外，光伏發電系統中，光伏板的安裝位置以及角度是否合理也將直接影響到光伏發電系統的電能質量，因此，應充分運用先進的控制技術，來對光伏板角度進行調整，在光伏發電系統實施的過程中，應選擇合理的安裝地點，才能保證低壓配網中光伏發電系統的運行效率，從而保證電能的質量。

3.2 完備光伏發電系統

光伏發電系統受到自身因素的影響，使得光伏發電系統的電能質量也受到一定的影響，尤其是諧波電流對并網的影響，因此，必須采取有效的措施，完備光伏發電系統，規避諧波電流對電能質量的影響。例如，對諧波抑制的過程中，可以改進現有的并網逆變器，如，群控技術、綜合補償控制等技術，切實有效地提升低壓配網光伏發電系統的運行效率。

3.3 增強新技術的引進和研發

低壓配網中光伏發電系統的電能質量受到光伏發電技術的影響，尤其是在高容量、大規模PV接入電網運行之后，如果要保證低壓配網運行的安全性、可靠性，則需要增強新技術的引進和研發。例如，儲能技術、新型并網逆變器等技術。其中儲能技術是未來電力系統發展非常重要的技術，尤其是在高比例PV系統中的應用，更是體現出了非常好的應用前景，PV系統主要是通過并網逆變器與儲能裝置的配合，進行能量的存儲和釋放，可以實現有功、頻率的調節，可以平抑電網功率的波動，從而達到限制系統平衡負荷、故障電流的擾動，進而提高系統的穩定性。儲能技術主要的組成設備有超級電容器、壓縮空氣儲能、蓄電池、超導儲能裝置，在對儲能技術進行改進和完善的過程中，主要是對各項設備的改進和完善，從而有效地提高光伏發電系統運行的可靠性，進一步保證光伏發電系統的電能質量。

結語

綜上所述，隨著電力行業的飛速發展，人們生活水平的不斷提高，用電量以及用電負荷也在不斷地增加，為滿足人們的用電需求，則需要不斷地改進和完善低壓配網系統，通過光伏發電系統的應用，對提升低壓配網系統的運行效率有著極大地作用。

參考文獻

[1] 劉東冉，陳樹勇，馬敏，王皓懷，侯俊賢，馬世英.光伏發電系統模型綜述[J]. 電網技術. 2011（08）

[2] 田春箏，蔣小亮，丁巖，關朝杰，金津，胡釙.考慮電壓波動和光照變化的并網光伏發電系統暫態特性分析[J]. 武漢大學學報（工學版）. 2015（05）