光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)運(yùn)行并網(wǎng)點(diǎn)電壓升高調(diào)整研究

羅 威 / 廣東億能電力工程有限公司

光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)運(yùn)行并網(wǎng)點(diǎn)電壓升高調(diào)整研究

羅 威 / 廣東億能電力工程有限公司

光伏產(chǎn)業(yè)作為新能源改革的代表產(chǎn)業(yè)，是國(guó)家產(chǎn)業(yè)扶持和推廣的代表。隨著近年來(lái)光伏發(fā)電技術(shù)的不斷進(jìn)步，我國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)現(xiàn)迅猛。筆者首先對(duì)光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的概念和工作機(jī)制進(jìn)行分析，并對(duì)光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)運(yùn)行并網(wǎng)點(diǎn)電壓升高調(diào)整問(wèn)題展開研究，為光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)點(diǎn)電壓升高調(diào)整提供資料參考。

光伏發(fā)電系統(tǒng)；并網(wǎng)點(diǎn)；電壓升高；調(diào)整研究

我國(guó)光能源分布均勻，具有極高的光伏產(chǎn)業(yè)開發(fā)前景。新能源改革實(shí)施以來(lái)，我國(guó)大力推進(jìn)光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展，大量社會(huì)資本也流入光伏產(chǎn)業(yè)鏈，極大的促進(jìn)了我國(guó)光伏發(fā)電技術(shù)的進(jìn)步。光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)是光伏企業(yè)將生產(chǎn)的電能轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟(jì)效益的關(guān)鍵，當(dāng)今國(guó)內(nèi)光伏發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)，省掉了蓄電池作為儲(chǔ)能介質(zhì)，極大的提高了電能供應(yīng)質(zhì)量和效率，更是為光伏企業(yè)的發(fā)展打下了基礎(chǔ)。我國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)仍然屬于新興產(chǎn)業(yè)，其發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)運(yùn)行仍然存在一些問(wèn)題，如何對(duì)光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)運(yùn)行并網(wǎng)點(diǎn)的電壓升高進(jìn)行調(diào)整，更是影響到光伏發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電效能的提高，因此，如何對(duì)并網(wǎng)點(diǎn)電壓升高實(shí)現(xiàn)有效調(diào)整，已經(jīng)成為光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)運(yùn)行電壓建設(shè)中重點(diǎn)研究和實(shí)踐的課題。

一、并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)概述

(一)概念

光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)是將光伏發(fā)電系統(tǒng)與常規(guī)電網(wǎng)連接，共同承擔(dān)供電任務(wù)。當(dāng)日照情況良好，發(fā)電系統(tǒng)將所制成的直流電轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟姡⑷腚娋W(wǎng)供電。而當(dāng)光照不好時(shí)，負(fù)載全部由電網(wǎng)供給。當(dāng)前的光伏并網(wǎng)發(fā)電，省掉了蓄電池作儲(chǔ)能和釋放過(guò)程，減小了能量的能耗。該系統(tǒng)能夠控制并網(wǎng)電波的波形和頻率，使電網(wǎng)輸送電波的頻率與波形與電網(wǎng)供電要求一致。該系統(tǒng)能夠?qū)搽娋W(wǎng)發(fā)揮調(diào)峰作用，并降低整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)的斷電率。光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)應(yīng)用前景廣泛，隨著逆變器制造技術(shù)的發(fā)展，太陽(yáng)能發(fā)電效率將得到進(jìn)一步提高，為光伏電網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的建設(shè)和應(yīng)用打下基礎(chǔ)。

(二)并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)

并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)由太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)、光伏組件、光伏并網(wǎng)逆變電源裝置等組成。并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)在工作中，將太陽(yáng)能直接轉(zhuǎn)化為直流電能，逆變電源會(huì)將直流電能轉(zhuǎn)化為電網(wǎng)同頻交流電能饋入電網(wǎng)，從而實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)發(fā)電。該系統(tǒng)能夠提高光伏系統(tǒng)發(fā)電效能，將綠色的太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為點(diǎn)恩能夠，符合我國(guó)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的要求。實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)發(fā)電，還相當(dāng)于將光照充足時(shí)段的電能儲(chǔ)存在電網(wǎng)中，從而為企業(yè)日常用電提供保障。隨著光伏技術(shù)的不斷發(fā)展，當(dāng)今的光伏電池組件還能夠與建筑完美結(jié)合，不僅能夠降低建設(shè)費(fèi)用和建筑運(yùn)營(yíng)成本，還能夠提高建筑的節(jié)能環(huán)保屬性，適應(yīng)市場(chǎng)的需求。并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)在光伏產(chǎn)業(yè)中的運(yùn)用，有利于增強(qiáng)電力系統(tǒng)抵御戰(zhàn)爭(zhēng)和自然災(zāi)害的能力，還能夠有效降低線路損耗。

(三)光伏發(fā)電系統(tǒng)并末電壓的應(yīng)用

近年來(lái)，我國(guó)光伏發(fā)電技術(shù)日益成熟，但光伏發(fā)電卻受天氣影響其發(fā)電質(zhì)量會(huì)產(chǎn)生一定的波動(dòng)。這種波動(dòng)將會(huì)導(dǎo)致光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)供應(yīng)的電能出現(xiàn)不穩(wěn)定，如果不采取有效的措施，將會(huì)導(dǎo)致電網(wǎng)供電電壓不穩(wěn)，影響用戶正常的用電設(shè)備使用。尤其是多云天氣和雷雨天氣情況下，光伏發(fā)電系統(tǒng)的并網(wǎng)點(diǎn)電壓穩(wěn)定性會(huì)受到極大的影響。想要解決這種影響，單獨(dú)考變壓器或傳統(tǒng)的電壓控制方式是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的，大容量逆變電源的出現(xiàn)，則解決了光伏發(fā)電系統(tǒng)的這一問(wèn)題。當(dāng)前我國(guó)光伏發(fā)電系統(tǒng)中所用的逆變電源，主要是為電網(wǎng)輸送額定有用功率，這種方式對(duì)電壓控制效果較好，并且也符合經(jīng)濟(jì)性要求。但由于低配電網(wǎng)中電力阻抗會(huì)有一定變化形式，因此低配電網(wǎng)中無(wú)功調(diào)壓效果會(huì)比電壓等級(jí)比較高的網(wǎng)絡(luò)小很多 ， 在逆變器正常運(yùn)行的情況下 ， 網(wǎng)點(diǎn)電壓的控制能力也要受到變壓器或者線路容量這兩項(xiàng)因素制約。

二、電壓升高和調(diào)高原理分析

(一)電壓升高和調(diào)高原理

實(shí)現(xiàn)光伏發(fā)電系統(tǒng)的并網(wǎng)供電，是幫助光伏企業(yè)創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益的途徑。我國(guó)在新能源改革中，通過(guò)一系列供電體制改革政策的實(shí)施，推進(jìn)了光伏發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)展。作為一項(xiàng)新技術(shù)，國(guó)內(nèi)的技術(shù)水平已經(jīng)逐步趕上西方發(fā)達(dá)國(guó)家，我國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)近年來(lái)也得到了前所未有的發(fā)展機(jī)遇。為了確保供電系統(tǒng)的整體安全性能，電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商必須采用升壓變壓器隔離的方法，將光伏系統(tǒng)供電接入到低壓或中壓電網(wǎng)中。這就要求電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)單位對(duì)光伏企業(yè)供電采取特殊的并網(wǎng)方式，而光伏企業(yè)也需要結(jié)合自身的生產(chǎn)方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)電壓較為準(zhǔn)確的調(diào)整。為了實(shí)現(xiàn)這一目的，就要逐漸改善電路阻抗參數(shù)，并配置儲(chǔ)能裝置，最后還要控制好光伏發(fā)電系統(tǒng)中的有用功率和無(wú)用功率，確保光伏發(fā)電系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)適用性。

(二)光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)點(diǎn)電壓升高調(diào)整策略

1.有功電流電源的調(diào)整及調(diào)整方略。

在光伏并網(wǎng)發(fā)電運(yùn)行中，難免會(huì)出現(xiàn)PCC電壓升高的現(xiàn)象，這回導(dǎo)致大量的有功功率產(chǎn)生，并導(dǎo)致系統(tǒng)容量加大。在使用中必須盡量保證光伏發(fā)電系統(tǒng)的供電穩(wěn)定性，在并網(wǎng)發(fā)電前做好電壓和電流的調(diào)整和控制。限制時(shí)運(yùn)用有功電流限制方略時(shí)，要求了解到實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的暫態(tài)和穩(wěn)態(tài)波形圖，當(dāng)PCC本地負(fù)被隔離，濾波器與電網(wǎng)所連接的公共耦合點(diǎn)能夠在短時(shí)間內(nèi)電壓升高，同時(shí)要求電壓調(diào)整器控制電壓狀況，增強(qiáng)PCC的整體控制力度，所以控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)也得到最為有效的控制。電壓調(diào)整方式是穩(wěn)態(tài)波形，也就說(shuō)當(dāng)前系統(tǒng)是穩(wěn)定運(yùn)行模式，隨著時(shí)間推移輸出的功率正在逐漸減少，電壓整體偏差會(huì)出現(xiàn)回歸為零的情況。

2.無(wú)用功電流電源調(diào)整原理及策略。

無(wú)用功電流的電源調(diào)整，通常采用雙二階通用積分檢測(cè)濾波器與電網(wǎng)所連接的公共耦合點(diǎn)電壓的相位和浮動(dòng)值，該方法能夠?qū)崿F(xiàn)電壓無(wú)功補(bǔ)償調(diào)節(jié)的目的，并實(shí)現(xiàn)對(duì)濾波器與電網(wǎng)所連接的公共耦合點(diǎn)電壓的動(dòng)態(tài)調(diào)整。在光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)發(fā)電中，PCC本地負(fù)載被切除時(shí)逆變器將會(huì)不工作，導(dǎo)致電壓調(diào)節(jié)失效。為了解決這一問(wèn)題，可以采用動(dòng)態(tài)響應(yīng)調(diào)節(jié)方式，當(dāng)有功電流被調(diào)整后，使光伏發(fā)電系統(tǒng)仍然作用于單位功率因素，實(shí)現(xiàn)對(duì)電壓的精度控制。

(三)光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)用逆變器的選擇

逆變器是對(duì)光伏發(fā)電系統(tǒng)網(wǎng)點(diǎn)電壓調(diào)節(jié)的重要設(shè)備，選擇逆變器，首先要根據(jù)整個(gè)光伏發(fā)電系統(tǒng)的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)并參考生產(chǎn)廠家提供的產(chǎn)品樣本手冊(cè)來(lái)確定。一般還要重點(diǎn)考慮額定輸出功率、輸出電壓的調(diào)整性能、整機(jī)效率、啟動(dòng)性能等。輸出額定功率代表了光伏逆變器的負(fù)載供電能力，合理的逆變器選擇時(shí)保證電壓調(diào)節(jié)質(zhì)量的關(guān)鍵。而輸出電壓調(diào)節(jié)性能則代表了逆變器的穩(wěn)壓性能，穩(wěn)壓性能的優(yōu)劣影響了輸出電壓偏差的百分率。

綜上所述，光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)作為新興產(chǎn)業(yè)，其產(chǎn)業(yè)發(fā)展得到了社會(huì)的關(guān)注和國(guó)家大力的政策支持。并網(wǎng)點(diǎn)電壓升高調(diào)整作為影響光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)推進(jìn)和發(fā)展的關(guān)鍵問(wèn)題，更是受到科研單位和光伏產(chǎn)業(yè)的高度重視。為了提高對(duì)并網(wǎng)點(diǎn)電壓升高調(diào)整的質(zhì)量，就一定要把握好光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)的運(yùn)行機(jī)制，并針對(duì)不同的系統(tǒng)采取不同的調(diào)整手段，不斷提高電壓升高調(diào)整質(zhì)量，為光伏企業(yè)的技術(shù)發(fā)展打下基礎(chǔ)。

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