安科瑞 徐浩竣

江蘇安科瑞電器制造有限公司

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隨著全球能源危機的加劇和環(huán)保意識的提高，光伏發(fā)電作為一種清潔、無污染的可再生能源，逐漸成為能源結構轉型的重要方向。然而，并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)因其隨機性、波動性和間歇性的特點，對電網(wǎng)電能質量產(chǎn)生了顯著影響。本文旨在分析并網(wǎng)光伏發(fā)電對電網(wǎng)電能質量的影響，并探討相應的治理措施。

光伏發(fā)電系統(tǒng)中，逆變器是產(chǎn)生諧波的主要設備。逆變器內部電力電子元件的大量應用雖然提升了系統(tǒng)的信息化和智能化處理，但也增加了大量的非線性負載，導致波形失真，給系統(tǒng)帶來大量諧波。特別是在天氣（輻照度、溫度）變化較大的情況下，諧波的波動范圍會隨之變大。多臺并網(wǎng)逆變器并聯(lián)后，輸出電流的諧波會產(chǎn)生疊加，形成輸出電流諧波超標現(xiàn)象，甚至引發(fā)并聯(lián)諧振，導致特定次并網(wǎng)諧波電流擴大。

光伏發(fā)電系統(tǒng)的輸出功率受日照、天氣、季節(jié)、溫度等自然因素影響，具有顯著的不穩(wěn)定性。這種不穩(wěn)定性導致光伏發(fā)電系統(tǒng)接入點電壓波動和閃變，影響電網(wǎng)電壓穩(wěn)定。特別是當輸出功率變化較大時，負載功率在一定范圍內頻繁變化，進一步加劇了電壓波動和閃變問題。

并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)中，直流注入是影響電網(wǎng)電能質量的另一關鍵問題。直流注入不僅影響電網(wǎng)電能質量，還可能對電網(wǎng)中的其他設備造成不利影響。根據(jù)IEEEStd929-2000與IEEEStd547-2000標準，并網(wǎng)發(fā)電裝置向電網(wǎng)注入的直流電流分量不能超過裝置額定電流的0.5%。直流注入的主要原因包括電力電子器件自身分散性、驅動電路不一致、大功率控制器內部測量器件的零點漂移和非線性等。

孤島效應是指由于電網(wǎng)中斷供電，但并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)未能及時檢測出停電狀態(tài)，從而繼續(xù)獨立運行的現(xiàn)象。孤島效應對配電網(wǎng)電能質量造成不利影響，包括電壓和頻率波動、系統(tǒng)電氣設備損壞、重合閘故障、電網(wǎng)維修人員安全隱患等。此外，孤島效應還可能導致配電網(wǎng)三相負荷不對稱，降低用戶用電質量。

針對諧波問題，可以采取以下措施：

1. 源頭治理：對諧波源進行改造，減少諧波注入。

2. 加裝濾波器：裝置有源或無源濾波器，以吸收特定次數(shù)的諧波電流。

3. 諧波補償裝置：裝設附加的諧波補償裝置，對諧波進行補償。

2. 電壓波動和閃變治理

針對電壓波動和閃變問題，可以采取以下措施：

1. 優(yōu)化逆變器控制策略：提高電壓的穩(wěn)定性。

2. 加大變電站母線短路容量：增強電網(wǎng)的電壓調節(jié)能力。

3. 提高功率因數(shù)：在光伏電站容量確定的情況下，提高其功率因數(shù)，增加有功功率總量，降低無功功率變化量。

3. 直流注入治理

針對直流注入問題，可以采取以下措施：

1. 檢測補償法：實時監(jiān)測并補償直流注入。

2. 優(yōu)化設計逆變器并網(wǎng)結構：減少直流注入的可能性。

3. 電容隔直：使用電容器隔離直流分量。

4. 虛擬電容法：通過軟件算法模擬電容效果，減少直流注入。

5. 裝置隔離變壓器：使用隔離變壓器隔離直流分量。

4. 孤島效應治理

針對孤島效應問題，可以采取以下措施：

1. 優(yōu)化孤島檢測方法：提高孤島檢測的準確性和可靠性。

2. 配置反孤島保護功能：在異常情況下快速切斷并網(wǎng)連接，防止孤島效應的發(fā)生。

3. 加強電網(wǎng)運行調度：結合新能源發(fā)電電功率預測進行電網(wǎng)運行調度，減輕孤島效應對電網(wǎng)的影響。

5.安科瑞的解決方案

5.1電能質量在線監(jiān)測

APView500 電能質量在線監(jiān)測裝置采用了高性能多核平臺和嵌入式操作系統(tǒng)，遵照IEC61000-4-30《測試和測量技術-電能質量測量方法》中規(guī)定的各電能質量指標的測量方法進行測量，集諧波分析、波形采樣、電壓暫降/暫升/中斷、閃變監(jiān)測、電壓不平衡度監(jiān)測、事件記錄、測量控制等功能為一體。裝置在電能質量指標參數(shù)測量方法的標準化和指標參數(shù)的測量精度以及時鐘同步、事件標記功能等各個方面均達到了 IEC61000-4-30 A 級標準，能夠滿足 110kV 及以下供電系統(tǒng)電能質量監(jiān)測的要求。

5.2防孤島保護裝置

防孤島保護裝置檢測到并網(wǎng)點有逆功率、頻率突變、 等異常數(shù)據(jù)時，即發(fā)生孤島現(xiàn)象時，裝置可配合斷路器快速切除并網(wǎng)點，使本站與電網(wǎng)側快速脫離，保證整個電站和相關維護人員的生命安全。

并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)對電網(wǎng)電能質量的影響是多方面的，包括諧波、電壓波動和閃變、直流注入、孤島效應等問題。為了確保電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行，需要采取一系列有效的治理措施。通過源頭治理、加裝濾波器、優(yōu)化控制策略、加強監(jiān)測與預測等手段，可以顯著降低并網(wǎng)光伏發(fā)電對電網(wǎng)電能質量的影響，推動新能源產(chǎn)業(yè)的持續(xù)健康發(fā)展。