某光伏并網電站電能質量分析

摘 要：文章對并網光伏電站電能質量的影響因素進行分析，在穩定光照條件下，不同負載率時，對某光伏并網電站并網后電能質量進行測試，并對并網前的電能質量進行測試，依照標準GB/T19939-2005《光伏系統并網技術要求》進行數據分析，最后確定電能質量中3次電壓諧波不合格原因來自公網，排除光伏并網發電系統的影響。

關鍵詞：并網光伏電站；電能質量；諧波

1 概述

截至2015年底，我國光伏發電累計裝機容量4318萬千瓦，成為全球光伏發電裝機容量最大的國家。其中，光伏電站3712萬千瓦，分布式606萬千瓦，年發電量392億千瓦時。2015年新增裝機容量1513萬千瓦，完成了2015年度新增并網裝機1500萬千瓦的目標，占全球新增裝機的四分之一以上，占我國光伏電池組件年產量的三分之一，為我國光伏制造業提供了有效的市場支撐。[1]

越來越多的光伏系統接入電力系統，光伏系統和電網之間的相互影響日益凸現。一方面，光伏發電系統通過電力電子裝置實現功率變換及并網運行[2]，其中并網逆變器的高頻特性和非線性特性會影響電網電能質量。另一方面，電網中存在的諧波和不平衡負序分量將導致光伏系統輸出有功功率波動和輸出電流畸變[3]，會影響光伏并網逆變器的正常運行。所以，光伏電站并網運行對其接入電網電能質量的影響是光伏電站接入電網研究的重要內容之一。

2 光伏電站電能質量的影響因素

光伏發電并網逆變器容易產生諧波和三相不平衡等問題，同時，輸出功率的不確定性易造成電網電壓波動和閃變[4]。目前，諧波問題是制約光伏電站并網最主要的問題之一，很多大型并網光伏電站存在諧波超標問題，在低光照運行條件下更加突出[5]。大型光伏電站連接到長輸電線路時，光伏逆變器將產生大量的諧波。隨著并網容量的增大，光伏運行產生的諧波對系統的影響不容忽視[6]。此外，實際的電網電壓往往也包括諧波成分，造成逆變器輸出諧波電流。

總之，光伏電站對電網電能質量的影響程度，與輻照、采用逆變器的類型、控制方式、光伏電站布置、所接入節點的短路容量以及線路參數等諸多因素有關，對于大型光伏電站接入的電能質量評估主要考慮電壓偏差，電壓波動和諧波三個部分。[7]

3 某光伏并網電站的構成

該項目為屋頂固定式10kV用戶側并網系統，安裝255W多晶硅8000塊，500kW型號逆變器4臺。每20塊組件串聯成為一個組串，每12/16個組串并聯接入一臺匯流箱，7/8臺匯流箱輸出并聯接入一臺直流配電柜，匯流后接入一臺逆變器，逆變器輸出交流電經過變壓器升壓至10kV并入配電室并網點。

4 測試數據

GB/T 19939-2005 《光伏系統并網技術要求》對光伏電站電能質量提出要求，本次電站測試項目結果僅3次諧波不合格，所以僅討論諧波部分。

為減小光伏電站功率的波動及電流變化對電網諧波的影響，所以選擇在輻照較高且穩定的條件下進行測試。本次測試條件，輻照917-963W/m2，溫度35.7-39.6℃，濕度37%-43%。測試結果如下。

現場測試了佛山某光伏并網發電系統1#開關站并網點的電能質量，測試結果如表1-表6（由于篇幅所限，及列出前5次電壓諧波）。

對比光伏并網前后的電壓諧波發現，A、B、C三相的3次諧波在并網前都超過標準限值，說明并網前3次諧波含有率已經不合格，但是并網后的A、B兩相3次諧波含有率比并網前有所降低，C相3次諧波含有率已經合格，說明在光伏并網發電系統介入后，并網點的諧波含有率有所降低，改善了廠區的電能質量，排除了光伏并網電站的不良影響。

5 結束語

文章對并網前后開關站的電能質量進行測試，最后排除了光伏并網電站的不良影響。但是很多情況下，光伏逆變器對電網有重要影響，因此，研究光伏并網逆變器的控制技術，對實現光伏發電系統高效穩定并網運行具有重要意義。

參考文獻

[1]國家能源局.2015年光伏發電相關統計數據 [EB/OL].http：//www.nea.gov.cn/2016-02/05/c_135076636.htm，2016-02-05.

[2]吳春華，陳國呈，丁海洋，等.一種新型光伏并網逆變器控制策略[J].中國電機工程學報，2007，27（33）：103-107.

[3]David G. Infield，PeterOnions，Anton D. Simmons et al.Power Quality From Multiple Grid-Connected Single-Phase Inverters[J].IEEE Transactions on Power Delivery，2004，19（4）：1983-1989.

[4]趙平，嚴玉廷.并網光伏發電系統對電網影響的研究[J].電氣技術，2009（3）：41-44.

[5]趙爭鳴，雷一，賀凡波，等.大容量并網光伏電站技術綜述[J].電力系統自動化，2011，35（12）：101-107.

[6]周林，張密.大型光伏電站諧振現象分析[J].電力自動化設備，2014，34（6）：8-14.

[7]嚴玉廷，盧勇，杜朝波，等.并網光伏電站電能質量分析[C]//第五屆電能質量研討會論文集，2010：116-120.