并网光伏电站电能质量分析

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1、并网光伏电站电能质量分析（徐州供电公司江苏徐州221000）摘要：随着光伏发电应用的快速发展，其并网运行的电能质量问题日益得到关注。木文分析总结了科技园160kW并M光伏电站的技术特点和电能质量状况，并对其谐波问题进行了重点研究：介绍了大型光伏电站接入的电能质量评佔的重点内容及方法；认为大型光伏电站接入的评估方法还需要进一步研究。关键词：并网；光伏系统；电能质量；评估方法；逆变器引言电能质量问题的提出由来已久，在电力系统发展的早期，电力负荷的组成比较简单，主要由同步电动机、异步电动机和各种照明设备等线性负荷组成,因此衡量电能质量的指标也比较简单，主要有频率偏

2、移和电压偏移两种。20世纪80年代以来，随着电力电子技术的发展，非线性电力电子器件和装置在现代工业中得到了广泛应用，同时，为了解决电力系统自身发展存在的问题，直流输电和FACTS技术不断投入实际工程应用。这些设备的运行使得电网中电压和电流波形畸变越来越严重，谐波水平不断上升。但另一方面，基于计算机、微处理器控制的用电设备和电力电子设备在系统中大量投入使用，它们对系统的干扰较机电设备更加敏感。随着各种复杂的、精密的、对电能质量敏感的用电设备不断普及，人们对电能质量的要求越来越高［1］。同时，随着能源和环境压力的增大，光伏发电作为可再生能源发电曰益得到国家产业政

3、策的扶持和社会的关注。由于并网光伏发电采用了电力电子变换技术，其并网运行时会对电网的电能质量产生影响；同时，由于光伏发电的应用在国内还处于示范阶段，评佔光伏发电接入对电网电能质量的影响还是一个需要进一步研究的课题。木文针对徐州某科技园160kW光伏电站接入的电能质量情况进行了分析，并介绍了大型光伏电站接入的电能质量评估内容和方法。1.并网光伏电站的技术特点并网光伏电站由于存在DC—AC变换环节，需要采用大功率电力电子变换器件进行光伏并网控制，故艽性能参数直接关系到光伏发电并网对电网电能质量的影响。并网光伏电站根据设计容量的大小，可以选择高压、中压和低压等电压

4、等级的并网方式。而对于不同接入电压等级的光伏电站，苏允许的电能质量限制值也尽不相同。为了顺利开展光伏电站接入对电能质量影响的评估，有必要对光伏发电的技术特点进行分析。通过分析科技园光伏电站的运行情况，可以发现光伏发电有以下特点:a）现奋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。一般输出为纯有功功率，即功率因数为1，不提供无功支持；b）为奋效利用太阳能，并网逆变器输出功率控制策略为最大功率点跟踪（MPPT）,不具备功率调节能力；图1发电功率日趋势曲线（多云天气）c）光伏发电输出受天气影

5、响很大，尤其在多云天气，发电功率会出现快速剧烈变化（发电功率日趋势见图1），发电功率的最大变化率超过10%额定出力/秒（％Pn/s），苏变化频率为数次到数十次/小吋；a）逆变器输出轻载吋，谐波含量会明显变大，在10%额定出力以下时，电流THD甚至会达到20%以上，如图2所示。图2PV输出电流THD日趋势（多云天气）由分析以上可知，由于气象条件对光伏发电功率的影响及现有光伏并网控制的技术特点，随着光伏发电渗透率的增加，可能对电网的电能质量产生负面影响，需要对已投运的光伏电站的电能质量状况进行分析总结，并研究评估人型光伏电站接入对电能质量影响的方法。2科技园16

6、0kW光伏电站的电能质量分析为了评价电能质量，国家技术监督部门先后颁布了6项电能质量国家标准：GB12325-1990《电能质量供电电压允许偏差》;GB/T14549-1993《电能质量公用电网谐波》；GB/T15543-1995《电能质量三相电压允许不平衡度》；GB/T15945-1995《电能质量电力系统频率允许偏差》；GB/12326-2000《电能质量电压波动和闪变》；GB/T18481-2001《电能质量暂时过电压和瞬态过电压》。这些标准是我国公用电网正常运行应满足的条件［2-3］,也是光伏电站接入电网的参考依据。科技园160kW光伏发电系统按电池

7、组件容量分为120kW、20kW、20kW三个区；120kW部分采用单晶硅电池组件，配置1台150kW国外三相集中型逆变器（A型逆变器）；冇20kW采用多晶硅组件，配置6台3.8kW国外单相分布式逆变器（B型逆变器）；另有20kW采用HIT组件，配置9台5.0kW的国产单相分布式逆变器（C型逆变器）；系统采用380V低压并网方式，160kW容量经过汇流后采用单点并网接入科技园区低压母线。由于光伏电站在接入设计时，考虑了接入点的短路容量，冋吋由于光伏发电的技术特点，一般不会对电网的频率偏差、电压中断、电压骤升骤降、暂吋过电压和瞬态过电压、三相电压不平衡产生明显

8、影响。在实际运行过程中，光伏电站输出的谐波受光照强度