光伏并网发电系统对电网的影响研究综述_陈炜
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光伏发电系统并网对电网运行影响及分析摘要:随着能源的日益短缺,光伏发电作为一种新能源的形式,已成为常规能源的一种补充。
本文分析了光伏发电系统并网后对电网运行的影响。
主要从并网引起的谐波、电压波动、潮流分布改变和配电网电能质量下降等方面进行分析,旨在更好地指导光伏电站的规划、设计和电网的运行。
关键词:光伏电源;并网;影响太阳能光伏发电是可再生能源利用的一种重要方式,随着光伏发电系统不断地接入电网,可以肯定,光伏并网对电网是有影响的,根据光伏发电系统装机容量的不同,目前主要有二种并网方式,第一种是城市、农村家庭房顶光伏发电或小规模建筑或空地安装的光伏发电系统,也即分布式发电系统,特点是采取低压并网,分布式就地接入。
第二种是大规模成片集中开发,建设大容量光伏电站,政府以补贴方式,特点是成规模、容量大,利用中高压方式接入电网。
由于光伏发电的特性与传统发电方式相比,存在许多不确定性,且无法进行人为控制。
随着阳光的照度变化,光伏电站的出力跟随调整。
光伏电站的接入,不可避免的对电网产生冲击,其必定对潮流分布、继电保护控制、供电可靠性指标产生影响。
导致供电的电能质量的下降,并给电网安全稳定运行带来问题。
如何减少这种影响呢?我以为应该从光伏电站的规划、设计和调度运行入手,认真分析其影响,才能更好地应对将来更大规模的光伏并网后出现的问题。
1、光伏发电的现状截止2016年底,安徽省调接入的光伏电站已达17座,比2015年的8座增加了112.5%,装机容量1273.3MW,比2015年的690MW增长了84.5%。
在国家“光伏扶贫”鼓励清洁能源的支持下,预计在“十三五”期间,1.1光伏发电系统的接入(1)光伏电站主要分为集中式光伏电场、村级电站和家庭光伏电站三种形式为主。
(2)集中式光伏电站多以35KV线路送出,并网点多在110KV或220KV变电站,村级电站多为“光伏扶贫”项目,通过380v式220v送出。
家庭光伏电站多用220v上网,城市屋顶光伏发电多为自发自用,余电上网,农村屋顶光伏并非自发自用、余电上网。
大规模光伏发电对电力系统影响综述随着环境保护意识的增强和太阳能技术的不断成熟,大规模光伏发电已成为清洁能源的重要组成部分,对电力系统产生了重要的影响。
本文将从多个方面对大规模光伏发电对电力系统的影响进行综述,以期更好地认识和理解这一清洁能源技术对电力系统的影响。
大规模光伏发电对电力系统的影响体现在供电能力和可靠性方面。
大规模光伏发电的接入可以增加系统的供电能力,降低系统的负荷,进而提高系统的可靠性。
光伏发电可以提供短期的功率支持,减少系统的频率波动,降低系统的运行风险。
光伏发电受天气等自然因素的影响,其出力具有不确定性和间歇性,需要系统具备足够的灵活性来应对光伏发电的波动。
大规模光伏发电对电力系统的影响还体现在系统规划和运营方面。
光伏发电的快速发展对系统规划和运营提出了新的要求和挑战。
在系统规划方面,需要充分考虑光伏发电的规模和空间布局,合理规划系统的输电线路和变电设施,确保光伏发电的有效接入和输送。
在系统运营方面,需要开展合理的运营策略和管理措施,提高系统的运行效率和灵活性,确保系统的平稳运行和安全运营。
大规模光伏发电对电力系统的影响还体现在经济性和环境方面。
光伏发电是一种清洁能源,可以有效减少系统的碳排放和环境污染,有利于保护生态环境和改善空气质量。
光伏发电也具有较为明显的经济性优势,可以降低系统的发电成本,提高系统的经济效益。
光伏发电的高成本和不稳定性也给系统的经济和环境带来一定的影响,需要充分考虑这些因素,为光伏发电的发展制定合理的政策和措施。
大规模光伏发电对电力系统的影响是多方面的,既有积极的一面,也存在一定的挑战和困难。
需要系统的规划和管理,加强技术研发和创新,提高系统的应对能力和适应能力,以更好地推动光伏发电技术在电力系统中的应用和发展,实现清洁能源和可持续发展的目标。
分析光伏发电并网对电网运行的影响与对策发布时间:2023-04-26T08:16:44.663Z 来源:《科技潮》2023年5期作者:金诚[导读] 本文阐述光伏发电电力能源,该能源能够将清洁功能充分发挥出来,分析光伏发电并网对电网运行产生的影响,提出有效实施对策,以此促进电网稳定运行。
中油电能电力研究设计院黑龙江大庆 163712摘要:本文阐述光伏发电电力能源,该能源能够将清洁功能充分发挥出来,分析光伏发电并网对电网运行产生的影响,提出有效实施对策,以此促进电网稳定运行。
关键词:光伏发电;电网运行;清洁能源前言:我国加大对能源问题的关注力度,光伏发电并网对电网运行产生的诸多影响,需要相关企业加强关注,有效缓解能源压力,积极结合光伏发电技术,有效满足人们的生活质量需求,从而促进社会经济良好发展。
一、关于光伏电源(一)光伏电源简介光伏电源能够有效利用太阳能电池将其电源转变为电能,将其发电原理有效发挥出来,发挥出伏特效应,这样能够有效将其电池板作用充分发挥出来。
光伏电源主要是由三部分组成的,可以将太阳能转化为清洁能源。
积极结合不同规模光伏电源,能够有效提高电力能源水平。
有效降低对环境的污染力度,出行电力能源良好发展。
不仅如此,在部分偏远地区可以有效利用光伏电源提供电能,灵活运用电源进行装置同时还能结合不同地理位置进行优化调整,这样才能有效满足电力储能装置的适用性,有效满足各项电能需求。
但是会受到自然环境的影响,导致光伏能源应用水平降低。
(二)光伏发电并网具体要求积极加强光伏发电并网应用需求可以实现对光伏电源的有效应用,同时还需要能促进电网有效运行,有效满足光伏发电并网需求。
首先,在发电时需要降低并网发电所带来的影响。
其次,光伏电源在运行时需要提高电网的运行能力,这样才能有效控制容量大小。
不仅如此,光伏电网并网运行过程中需要满足电压使用需求,并能结合相关部门做好电源并网的管理力度,将光伏电源应用效果充分发挥出来,促进电力资源安全运行发展。
大规模光伏发电对电力系统影响综述大规模光伏发电对供电可靠性产生了影响。
由于光伏发电受到日照和天气等因素的限制,其输出功率会有较大的波动。
这会带来供电不稳定性,特别是在天气突变或日照不足的情况下。
为了解决这一问题,可以采用储能技术来平衡光伏发电的波动性,提高供电可靠性。
大规模光伏发电对电压稳定性也有影响。
光伏发电系统接入电网后,会给电网带来额外的功率注入,导致电压升高。
这对电网的稳定性造成一定的威胁。
为了保持电网的电压稳定,可以采用电压调节器等装置进行调节。
大规模光伏发电对电力质量也有一定影响。
由于光伏发电系统的输出功率受到天气等因素的影响,其电压和频率都可能产生波动,从而影响电力质量。
若光伏发电系统的电压和频率波动较大,会导致电力质量下降,对用电设备产生不利影响。
需要采取相应措施来减小光伏发电系统的电压和频率波动,保持良好的电力质量。
大规模光伏发电对电力市场也产生了一定的影响。
光伏发电具有较低的边际成本,一旦光伏发电的规模扩大,将对传统发电方式造成不小的冲击。
这可能引发电力市场的调整和变革,推动清洁能源的发展。
大规模光伏发电对输电网络也有影响。
光伏发电通常分布在较为分散的地区,需要通过输电网络将电能输送到用户端。
传统的输电网络可能无法满足大规模光伏发电的需求,需要进行一定的升级和改造,以适应清洁能源的接入。
大规模光伏发电对电力系统产生了多方面的影响,包括供电可靠性、电压稳定性、电力质量、电力市场和输电网络等方面。
为了更好地应对这些影响,需要采取相应的技术和管理措施,促进光伏发电的健康发展,实现清洁能源的可持续利用。
光伏发电及光伏并网发电系统对电网的影响摘要:文中介绍了光伏发电的发展现状,以及光伏发电系统的分类,综述了光伏并网发电系统的工作原理和对电网的影响。
关键词:光伏发电;光伏并网发电系统;电网1 引言1990开始,光伏发电得到快速发展,到21世纪初,世界上已经建成近10座兆瓦级光伏发电系统和多个兆瓦级的联网光伏电站。
世界各国出台了很多关于光伏发电的优惠政策,德国新可再生能源法规定了优越的光伏发电上网电价,大大推动了光伏市场和产业发展,使德国成为继日本之后世界光伏发电发展最快的国家。
自2013年起,光伏发电连续3年新增装机容量超过1000万千瓦;截至2015年底,光伏发电累计装机容量达到约4300万千瓦,超过德国成为全球第一。
此外,光伏产业正发力“走出去”。
国家能源局数据显示,2015年光伏电池及组件出口量达到2500万千瓦以上,出口额达到144亿美元。
2 光伏发电系统2.1 独立光伏发电独立光伏发电也叫离网光伏发电。
主要由太阳能电池组件、控制器、蓄电池组成,若要为交流负载供电,还需要配置交流逆变器。
独立光伏电站包括边远地区的村庄供电系统,太阳能户用电源系统,通信信号电源、阴极保护、太阳能路灯等各种带有蓄电池的可以独立运行的光伏发电系统。
2.2 并网光伏发电并网光伏发电就是太阳能组件产生的直流电经过并网逆变器转换成符合市电电网要求的交流电之后直接接入公共电网。
并网光伏发电可以区分带蓄电池的和不带蓄电池的并网发电系统。
带有蓄电池的并网发电系统具有可调度性,可以根据需要并入或退出电网,还具有备用电源的功能,当电网因故停电时可紧急供电。
带有蓄电池的光伏并网发电系统常常安装在居民建筑;不带蓄电池的并网发电系统不具备可调度性和备用电源的功能,一般安装在较大型的系统上。
并网光伏发电有集中式大型并网光伏电站一般都是国家级电站,主要特点是将所发电能直接输送到电网,由电网统一调配向用户供电。
但这种电站投资大、建设周期长、占地面积大,还没有太大发展。
光伏并网发电系统对电网的影响研究苏昊成摘要:随着世界经济的飞速发展,人类对能源需求的日益增加,以及传统能源的日益枯竭,人们开始将目光投向了清洁可再生的新能源,希望其能改变现在的能源结构,进而实现可持续发展。
太阳能作为一种清洁可再生的能源,以取之不尽、用之不竭、廉价、无污染的特点使其有着其他新能源无法比拟的优势。
因此,本文针对光伏并网发电系统对电网的影响进行了分析。
关键词:光伏并网;发电;系统;电网1光伏并网的主要系统组成目前,光伏电网的主要系统分为集中式(图1)、分布式(图2)两种。
就分布式而言,主要是利用城市中的光伏建设或屋顶并网等进行发电。
在实际运用过程中,虽然使用灵活、投资较低,但并网规模相对较小。
集中式的并网往往需要占用较大的土地空间,因而多建设在人烟稀少的地区,而且具有成本高的特点。
2光伏并网中发电的优势光伏并网发电系统,主要是将太阳能转换为电能,由于这一发电模式更加高效、清洁、环保,因而逐渐获得了我国电力部门的关注,并得到了实际运用。
关于光伏并网中发电的优势,笔者做了相关的分析总结,具体内容如下。
2.1在构建光伏并网发电系统的过程中,由于其组件较多,因而需要宽广的空间进行基底建设。
基于此,促使该发电体系可以直接建设在太阳能丰富的荒漠地区。
这种做法不仅减少了土地的使用面积,还可以减少建设区域的地面蒸发量,从而对生态环境起到了保护作用。
2.2在进行并网之后,可以将发电的相关数据反馈到电网上,并依据电网对电能进行储存。
这种做法就使得光伏并网发电系统的建设成本较低,有利于系统的整体发展和建设。
2.3在构建过程中,可以采用分布式建设方案,光伏并网在构建的过程中,能够灵活的进出电网,并在一定程度上增强电网系统对于自然环境的抵御能力,能够有效改善电力系统在负荷上的平衡。
3光伏并网发电系统对电网的影响光伏并网发电系统对电网的影响主要体现在电能质量、系统稳定性、配电网与效益等方面,具体如下:3.1光伏并网发电系统对电能质量的影响谐波、电压与频率,都属于影响电能质量的主要因素。
光伏发电对电网的影响及其解决方案随着全球对环保节能的需求越来越高,光伏发电作为一种清洁能源,越来越受到人们的关注和青睐。
光伏发电产生的电力可以直接储存在电池中供家庭或企业使用,也可以接入电网进行输送,以满足更多地区的能源需求。
然而,光伏发电也会对电网造成一定影响。
首先,光伏发电的产生会带来电网功率负荷的不确定性。
因为光伏发电系统产生的电量会受到气象条件的影响,如天气变化、日照强度变化等,所以电网管理者在安排电网供电时需要考虑这些不确定性因素,以保证电网运行的稳定性和安全性。
其次,光伏发电系统的接入方式也会影响电网的稳定性。
如果光伏发电系统的供电不能与电网的负载平衡匹配,就会产生电网过载或过流的问题,从而导致电压波动,影响电网的正常供电。
同时,如果光伏发电没有密切协调电网的运行,可能会给电网带来违反安全规范的电源或感应短路等问题。
那么,如何解决光伏发电对电网带来的负面影响呢?首先,可以通过监管和管理制度来规范光伏发电的接入。
制订相关政策和标准,对于光伏发电系统的评估、调节和文化管理,进行统一管理和规范,同时保证光伏发电系统设计、建设和运行符合相关规范,能够顺利接入电网。
其次,电网的运行和管理也需要灵活多变,以适应光伏发电系统的不确定性和变化性。
可以采用智能电网技术,包括能量存储与管理、分布式微电网、功率负荷平衡等,优化电网的运行和管理,以满足光伏发电系统接入的需求。
最后,电网管理部门需要对光伏发电系统进行协调和管理,以有效地推广和应用光伏发电系统,拓展其接入范围,同时也要注意设施升级、设施更新和维护,保证电网的稳定性和可靠性。
综上,光伏发电对电网的影响是实际存在的,但是通过制定规章制度和采用先进技术,可以有效解决这些问题,确保光伏发电系统与电网平稳、安全地接入,同时推广和应用光伏发电系统,为能源发展做出积极贡献。
除了电网功率负荷不确定性和光伏发电系统的接入方式,光伏发电对电网的影响还包括以下两个方面。
《光伏并网对配电网的影响》篇一一、引言随着环保意识的提高和可再生能源的不断发展,光伏发电作为一种清洁、可再生的能源形式,正在全球范围内得到广泛应用。
光伏并网技术的推广和应用,对配电网产生了深远的影响。
本文将对光伏并网对配电网的影响进行详细分析,旨在为配电网的规划、设计和运行提供参考。
二、光伏并网技术概述光伏并网技术是指将光伏发电系统与电力系统进行连接,使光伏发电系统成为配电网的一部分。
光伏并网系统可以与配电网进行能量交换,将多余的电能回馈给配电网,也可以在需要时从配电网获取电能。
这种技术提高了光伏发电的利用效率,也使得配电网能够更好地适应电力需求的变化。
三、光伏并网对配电网的影响1. 对配电网供电可靠性的影响光伏并网可以减少配电网的负载压力,降低线路损耗,提高供电可靠性。
当电力系统发生故障时,光伏并网系统可以作为一个独立的供电单元,为附近的用户提供电力支持,减少停电范围和时间。
此外,光伏并网系统还可以通过无功补偿等方式改善配电网的电压稳定性,提高供电质量。
2. 对配电网调度与运行的影响光伏并网系统使配电网成为一个具有双向能量流的系统。
这给配电网的调度和运行带来了新的挑战。
调度中心需要对光伏并网系统的出力进行预测和调度,以确保电力系统的平衡和稳定。
同时,还需要对配电网的负载进行实时监测和调整,以适应光伏发电的不确定性。
此外,还需要对光福互馈、有功和无功补偿等问题进行研究和应用。
3. 对配电网规划与投资的影响光伏并网的推广和应用,对配电网的规划和投资产生了深远的影响。
一方面,光伏并网使得配电网的负载分布发生了变化,需要重新评估和规划配电网的布局和容量。
另一方面,为了适应光伏并网的需求,需要投入更多的资金进行设备升级和改造。
此外,还需要考虑光伏发电的并网标准和政策等因素,以促进光伏并网的健康发展。
四、应对措施与建议为了应对光伏并网对配电网的影响,需要采取一系列措施和建议:1. 加强技术研发和创新,提高光伏并网系统的性能和稳定性。
大规模光伏发电对电力系统影响综述摘要:随着全球能源日益紧张,公众对可再生清洁能源的重视程度不断提升,光伏能源作为以光能为核心的可再生清洁能源之一,可直接将其并入到公共电网发电系统中,满足工业生产和居民用电需求。
本文之中主要针对大规模光伏发电对电力系统产生的影响进行分析,然后在此基础上提出降低大规模光伏发电系统影响的各项措施,希望对推动我国电力系统发展起到一定的参考和借鉴意义。
关键词:大规模光伏发电;电力系统;电能质量引言:光伏发电系统容易受外界自然环境因素影响,整体的发电效率较低,稳定性较薄弱。
光伏发电系统并入电网系统中会对正常的电力系统运行和供应不利。
随着光伏发电并网规模的不断增加,对电力系统的运转产生了各类负面影响,因此需要采取对应措施有效削弱大规模光伏发电系统对电力系统产生的负面影响,保证正常的电力供应。
一、大规模光伏发电系统概述(一)大规模光伏发电系统发展工业的进步和社会的发展增加了公众对电力资源的需求。
如果依然采用传统的火力和水力发电方式进行发电,难以充分满足当前的社会和工业用电需求。
为进一步提升供电量,以光能为核心的电力发电系统,已经成为未来电能供应的主力军。
据统计,到2021年年底,我国光伏发电系统装机规模已高达2.38×109千瓦每小时,光伏装机量高达5.488×107千瓦。
光伏电站装机数量为2.56×107千瓦,分布式光伏系统装机数量为2.928×107千瓦,累计装机量约为23.06×108千瓦[1]。
随着我国光伏发电系统并网规模的不断增加,不仅充分满足了工业生产和社会的供电量需求,同时也更好地推动了我国新能源电力事业的进步和发展。
然而需要注意的是,大规模光伏发电系统并入公共电网系统后,会对公共电网的供电稳定性和安全性产生负面影响,有效削弱大规模光伏发电系统并网后产生的各类负面影响,对推动我国新能源事业发展有着重要意义[2]。
(二)大规模光伏发电系统运行原理光伏发电系统主要借助半导体装置完成光能对电能的转化。
电力自动化设备Electric Power Automation EquipmentVol.33No.2Feb.2013第33卷第2期2013年2月0引言随着世界经济的飞速发展,人类对能源需求的日益增加,以及传统能源的日益枯竭,人们开始将目光投向了清洁可再生的新能源,希望其能改变现在的能源结构,进而实现可持续发展。
太阳能作为一种清洁可再生的能源,以取之不尽、用之不竭、廉价、无污染的特点使其有着其他新能源无法比拟的优势。
近年来,光伏发电发展迅猛,光伏组件的成本日益降低,2004年在欧洲范围内光伏组件(光伏并网系统)成本为5褷/Wp ,预计到2020年将小于1褷/Wp ,2030年将小于0.5褷/Wp [1]。
截至2007年底,世界太阳能电池累计装机容量已达到12300MW 。
2008年全世界太阳能电池总产量达6850MW ,我国太阳能电池总产量达1780MW ;到2008年底我国光伏系统的累计装机容量达到140MW [2]。
2008年全世界新增光伏发电装机容量中约有1GW 来自10MW 及以上容量的光伏电站,我国也计划于甘肃敦煌、昆明石林、青海柴达木盆地等地建设兆瓦级光伏并网电站。
随着各国百兆瓦级甚至千兆瓦级光伏电站的建设,光伏电站的大型化和并网化将成为今后发展以及研究的主要方向[3]。
在众多光伏发电待研究的问题中,光伏发电系统并网对系统的影响问题是一个迫切需要解决的问题。
本文通过介绍光伏并网发电的原理与特点,对光伏发电系统并网后对电网的多个方面的影响进行了一定的阐述。
1光伏并网发电系统的类型、原理与特点1.1光伏并网发电系统分类光伏并网发电系统按照其发电方式一般可分为:集中式光伏并网发电系统与分布式光伏并网发电系统[4]。
集中式光伏并网发电系统,即光伏并网电站系统,系统所发电力直接进入电网,但这种方式不能完全发挥太阳能分布广泛、地域广阔等特点。
分布式光伏并网发电系统,即户用型光伏并网系统,它可与建筑物结合形成屋顶光伏系统,通过设计可以降低建筑造价和光伏发电系统的造价。
在分布式光伏并网系统中,白天不用的电量可以通过逆变器出售给当地的公用电力网,夜晚需要用电时,再从电力网中购回[5]。
此外,光伏并网发电系统按照系统功能又可以分为2类:一类为不含蓄电池的“不可调度式光伏并网发电系统”;另一类为包含蓄电池组作为储能环节的“可调度式光伏并网发电系统”[6]。
如今光伏并网发电系统有以下两方面的发展趋势:光伏并网电站容量向大型化发展,性能向并网友好型发展。
1.2光伏并网发电系统原理与特点光伏发电是基于半导体的光生伏打效应将太阳能辐射直接转换为电能。
光伏电池阵列发出的直流电经过逆变器转化为符合要求的交流电后,直接或通过变压器接入电网。
光伏系统一般由光伏电池板、控制器、储能器件、逆变器组成。
图1为一个典型的光伏发电系统的结构图[7]。
图2为光伏并网电站的等值简化电路[8],图中,I P 为光电流;i PV 为光伏阵列输出电流;C PV 为光伏阵列出口侧滤波电容;U PV 为滤波电容器直流电压;L AC 为逆变器交流侧滤波电感;R AC 为滤波电感等值电阻;C AC 为逆变器交流侧滤波电容;i AC 为逆变器交流侧输出电流;u AC 为滤波电容器端电压;N 为变压器变比;L s 为从变压器到并网节点的等值电感;R s 为变压器到并网节点等值电阻;i s 为光伏电站注入并网点的电流;u s 为并网点母线电压,其幅值为U s ,相位角为θs 。
摘要:对光伏并网发电系统的2种重要形式(分布式光伏并网发电系统与大规模集中式光伏并网发电系统)的原理与特点进行了详尽的阐述,分析并总结出这2种光伏并网发电系统接入电网后会对电网主要产生如下几方面的问题:关于谐波、电压与频率的电能质量问题;孤岛效应问题;可靠性与稳定性问题;电网效益问题;配电网的负荷特性、规划与调度、配电网自动化、配电网电压、配电网保护等问题。
在此基础上对光伏并网发电系统接入电网后所产生的每类问题的原因及国内外研究现状与主要解决措施进行了综述。
关键词:光伏;并网;孤岛效应;逆变器;安全;稳定;可再生能源中图分类号:TM 615文献标识码:A DOI :10.3969/j.issn.1006-6047.2013.02.005光伏并网发电系统对电网的影响研究综述陈炜1,艾欣1,吴涛2,刘辉2(1.华北电力大学新能源电力系统国家重点实验室,北京102206;2.华北电力科学研究院有限责任公司,北京100045)收稿日期:2011-10-12;修回日期:2012-12-11光伏电池板具有MPPT 功能的充电器蓄电池组超级电容适配器核心逆变器(电流控制型)主开关交流负载电网图1光伏发电系统结构图Fig.1Structure of photovoltaic power system光伏发电系统一般具有以下特点。
a.随机波动性[9-10]。
作为一种典型的可再生清洁能源,环境温度、太阳能光照强度以及天气条件对光伏发电系统的影响十分强烈,由此造成了光伏发电系统最大的特点———随机波动性。
图3为某光伏发电系统输出的有功功率曲线[11]。
可以看出随着光照等气象条件的变化,光伏发电系统输出的有功功率曲线呈随机波动的特点。
b.现有主要的光伏并网逆变器的控制方式为电压源电流控制,即输入侧为电压源,输出为电流源控制,通过控制输出电流以跟踪并网点电压,达到并网的目的。
输出近似为纯有功功率,功率因数接近于1。
此外,光伏发电系统的谐波产生也主要是由逆变器产生的[12]。
c.并网逆变器的抗孤岛保护功能与负荷状况的相关性。
由于现有的光伏发电容量相对于负载比例小,市电消失后电压、频率会快速衰减,抗孤岛设备可以准确检测出来。
但是随着光伏发电容量不断加大,光伏并网发电系统中会有多种类型的并网逆变器(不同保护原理)接入同一并网点,导致互相干扰,同时在出现发电功率与负载基本平衡的状况时,抗孤岛检测的时间会明显增加,甚至可能出现检测失败[12-13]。
对于光伏并网发电现有的2种重要形式,除了具有光伏并网系统的普遍特点之外,还具有其自身的一些显著特点。
分布式光伏并网发电系统的特点如下:a.分布式光伏并网发电系统所发出的电能是直接分配到用户负载上的,多余或不足的电能通过与之相连接的配电网调节;b.分布式光伏并网发电系统一般接入电压等级为0.4kV 的低压配电网;c.分布式光伏并网发电系统还可以与其他新能源一起以微网的形式接入大电网,并与大电网互为支撑[14],这是提高光伏并网发电系统规模的一种重要技术出路。
集中式光伏并网发电系统的特点如下。
a.集中式光伏并网发电系统与分布式光伏并网发电系统相比,可以方便地进行无功和电压控制,同时也更容易地参与到电网频率调节中。
但是,由于集中式光伏并网发电系统一般位于太阳能资源丰富与稳定的荒漠地区,需要通过长距离的高压输电线路并网,这就使其自身对于电网而言成为了一个不可忽视的干扰源,电压跌落、线路损耗、无功补偿等问题将不容忽视[15]。
b.集中式大规模光伏发电系统的接入电压等级一般为10kV ,但一些更大规模的光伏发电电站会接入到更高的电压等级。
c.二次设备的投入加大[16],如大量光伏发电系统接入电网后,需加装或更换保护及自动化装置。
光伏发电系统引起的非正常孤岛问题,需加装有效的反孤岛保护[11]。
光伏电源所引起的逆潮流现象需要新的电压控制策略[9]。
针对这些特点,现在国内外集中式大规模光伏发电系统有以下发展趋势:a.容量越来越大,向百兆瓦级甚至千兆瓦级转变;b.光伏并网逆变器大型化,采用上百千瓦到兆瓦级甚至更大容量的光伏并网逆变器;c.接入电网电压等级越来越高;d.电网适应性要求提高,提出了光伏电站具备有功/无功控制能力、低电压穿越能力以及能够参与电网调度等技术要求。
近年来我国在大规模新能源并网发展方面加大了投入,国家财政部、科技部和国家电网公司于2009年4月13日召开了“金太阳工程”协调会,总投资约150亿元的国家风光储示范项目正式启动,开发规模为500MW 风力发电、100MW 光伏发电、110MW 化学储能。
同年6月12日,国家风光储项目落户张北县,此项目是目前世界上规模最大,集风电、光伏发电、储能及输电工程四位一体的可再生能源项目。
2光伏发电并网对电网的影响由于光伏发电与传统的火力发电、水利发电在图2并网光伏电站的等值简化电路Fig.2Simplified equivalent circuit of grid -connectedphotovoltaic power systemi PV +-D C /A CC AC+1∶N i s U sR s 光I PU PV C PVR AC-u AC1.00.5有功功率/M W08:0009:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:00时间图3某光伏发电输出有功功率曲线Fig.3Output curve of photovoltaic active powerL AC i AC L s 陈炜,等:光伏并网发电系统对电网的影响研究综述第2期固有特性与接纳方式等方面有很大的不同,所以在并网时通常会产生以下几方面的问题。
2.1电能质量问题由于光伏并网发电系统只能提供有功电能,则负载的无功电流可能会影响电网末梢的供电质量,需增加相应的无功补偿设备。
另外,光伏发电系统受昼夜太阳辐射变化的影响很大,具有间歇性、不稳定性等特点,从而其发电功率也将出现间歇性和不稳定性。
为了提高并网装置的利用率,改善光伏并网系统的电能质量,使其具有良好的经济效益,文献[17]提出了基于瞬时无功理论的i p -i q 电流检测方法的光伏并网逆变器的2种控制方案,实现了逆变器并网发电、动态无功补偿、有源滤波的柔性结合,同时又改善了电能质量;文献[18]针对统一电能质量调节器因直流侧没有储能设备通常不能对负载进行电力中断补偿,且太阳光的日夜交替变化导致光伏并网发电装置只能间歇工作,从而影响设备的利用效率和电力系统正常运行的不足,提出了一种新的统一电能质量调节器结构和控制策略,该系统可以同时实现电能质量综合治理、光伏并网发电以及电力中断补偿。
以下针对谐波、电压、频率来具体阐述光伏并网发电系统接入后主网的电能质量问题。
2.1.1谐波随着光伏发电系统在电网中所占的比例越来越大,谐波污染问题会成为其发展中一个不可忽视的问题。
光伏逆变器中含有大量的电力电子元器件,在直流逆变为交流时不可避免地会产生谐波,对电网会造成谐波污染[19],并且在并网逆变器输出轻载时谐波明显变大[20],在额定出力的20%以下时,电流谐波总畸变率(THD )会超过5%[12]。
如果电网中含有多个谐波源,还有可能会产生高次谐波的功率谐振。