光伏对电网的影响研究分析

时间：2018-11-10 16:27:44 所属分类：电工技术 浏览量:

摘要：随着国家对利用可再生能源的高度重视，光伏作为可再生能源的一种，随着光伏组件成本降低，效率提高，近年发展迅速，大规模的光伏并入电网，光伏并入后对电网的影响，也成为大家研究的重点，光伏并网对电网的影响主要集中在稳定性和电能质量两个方面。

　　摘要：随着国家对利用可再生能源的高度重视，光伏作为可再生能源的一种，随着光伏组件成本降低，效率提高，近年发展迅速，大规模的光伏并入电网，光伏并入后对电网的影响，也成为大家研究的重点，光伏并网对电网的影响主要集中在稳定性和电能质量两个方面。本文主要对光伏对电网稳定性和电能质量影响问题进行研究分析。

　　关键词：光伏,稳定,电能质量,谐波,电网,影响

　　1引言

　　以前我国能源结构是以煤为主，这对国家经济发展带来的环境问题已日益突出，因此，国家对可再生能源越来越重视，光伏作为可再生能源的一种，近年发展迅速，根据《可再生能源发展“十三五”规划》提出到2020年，风电装机达到2.1亿千瓦以上、太阳能发电装机达到1.1亿千瓦以上、生物质能发电装机达到1500万千瓦的发展目标。

　　可见，十三五期间国家仍将继续发展光伏发电，但大规模的光伏并入电网，由于太阳能受光照的随机波动性影响，其作为电源具有间歇性和难以调度的特性，大量光伏接入电网将会对电网安全与经济运行产生一定影响，主要体现在稳定性和电能质量两个方面。本文主要对光伏对电网电压稳定性和电能质量影响等问题进行研究分析。

　　2光伏电池模型

　　光伏电池等效电路的理想形式和实际形式分别如图1-1(a)、(b)所示。

　　图(b)中，Iph为光生电流，其值正比于光伏电池的面积和入射光的光照强度;IL为光伏电池输出的负载电流;U为负载两端的电压;无光照情况下，光伏电池的基本为特性类似于一个普通二极管，UD表示等效二极管的端电压，ID为流经二极管的电流;RL为电池的外负载电阻;电路中等效串联电阻Rs由电池的体电阻、表面电阻、电极导体电阻、电极与硅表面间接触电阻和金属导体电阻等组成;等效并联电阻Rsh由电池表面污浊和半导体晶体缺陷引起的漏电流所对应的P-N结漏泄电阻和电池边缘的漏泄电阻等组成。

　　一般来说，质量好的硅晶片1cm2的Rs约在7.7～15.3mΩ之间，Rsh在200～300Ω之间。因等效串联电阻Rs相对较小，而等效并联电阻Rsh相对较大，计算时理想的等效电路只相当于一个电流为Iph的恒流源与一个二极管并联。光伏电池等效电路中各变量的表达式如式(1-1)～(1-5)所示：

　　在特定的太阳光照强度和温度下，当负载RL从0变化到无穷大时，输出电压U范围在0到Uoc之间变化，同时输出电流范围在Uoc到0之间变化，由此得到电池的输出特性曲线，如图1-2所示。由图1-2可以看出，在一定的光照强度和温度下，光伏电池输出的电压、电流在一条曲线上移动，输出的功率P也在变化。其中，MPP(MaximumPowerPoint)点处代表了最大输出功率，称为最佳工作点，其对应的电流为最大功率点电流Im，对应的电压值为最大功率点电压Um，由Im和Um构成的矩形面积也是该曲线所能包揽的最大面积，称为光伏电池的最佳输出功率或最大输出功率Pm。

　　3光伏并网主要设备

　　光伏电网并网设备包括太阳能电池组件、汇流箱、直流配电柜及逆变器。

　　4对稳定的影响

　　光伏对电网稳定性影响主要体现在当光伏满发情况下，电网发生故障后，光伏对电网等稳定性影响。本次研究主要选择中小型光伏接入适应电压等级，通过典型电网运行方式对发生输电线路三相短路、母线故障、光伏异常切除等故障后，光伏接入进行仿真模拟分析。本次研究主要选择中小型光伏接入适宜电压等级，通过研究分析，以光伏接入合适电网为前提，当发生输电线路三相短路、母线故障、光伏异常切除等故障时，在光伏电站具备低电压穿越能力下，电网能够维持暂态稳定。

　　5对电能质量的影响

　　光伏电站接入后对电网的电能质量的影响，主要在谐波的影响方面，光伏电站的谐波源主要来自其机组中变频器等电力电子元件，其接入电网系统将会对电网的谐波含量产生影响，进而影响电网的设备，主要影响包括：(1)引起电机的附加发热，导致机械振动、噪音和谐波过电压;(2)使变压器接近谐振，产生附加损耗和发热;(3)引起电缆绝缘局部放电以及介质和温升增大;(4)降低断路器的遮断能力。

　　因此需将接入电网的光伏电站设备，进行数据分析，并网前，进行实时测量，并采取必要的滤波措施，使其满足表5-1及5-2的要求，才可并入电网中，保证电网的运行可靠性。通过仿真分析，计算得到光伏注入的同各次谐波电流和限值见表5-4，可以看出，光伏电站并网运行满足国标GB/T14549-1993《电能质量公用电网谐波》规定的各次谐波注入限值。通过仿真分析，计算得到光伏注入的同各次谐波电流和限值见表5-5，可以看出，光伏电站并网运行满足国标GB/T14549-1993《电能质量公用电网谐波》规定的各次谐波注入限值。本次研究主要选择中小型光伏，以光伏接入适宜的电压等级为前提，通过仿真模拟分析，光伏接入后，电网稳定，电能质量能够满足规范要求。

　　6结束语

　　光伏电站作为新型再生能源，应大力鼓励其并入电网中，减轻传统能源的供电压力，但应在接入前对其接入产生的稳定及电能质量问题进行研究分析，必要时采取有效措施，保证电网的安全可靠运行。

　　参考文献

　　[1]《电能质量公用电网谐波》GB/T14549-93Abstract:asthecountryattachesgreatimportancetotheutilizationofrenewableenergy,asakindofrenewableenergy,asthecostofthephotovoltaicmoduleisreducedandtheefficiencyisimproved,thelargescalephotovoltaic(PV)isincorporatedintothepowergridinrecentyears.TheimpactofPVincorporationonthepowergridisalsothefocusoftheresearch.Theimpactismainlyconcentratedontwoaspects:stabilityandpowerquality.Thispapermainlystudiestheimpactofphotovoltaiconvoltagestabilityandpowerqualityofpowergrid.

转载请注明来自：http://www.zazhifabiao.com/lunwen/gcjs/dgjs/44282.html