分布式光伏发电并网电能质量研究

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1、分布式光伏发电并网电能质量研究　　摘要；当前以太阳能资源开发利用为基础的光伏发电技术的研究与应用发展迅速、方兴未艾。光伏发电的大量并网一方面促进了太阳能资源的开发利用；另一方面也对传统电网的规划设计、电能质量、运行控制、安全保护等方面带来了新的挑战。特别是光伏电源接入配电网后，在改变电网原有拓扑结构和潮流方向的同时，其电能输出特性直接影响到客户侧的电能质量。本文将重点讨论光伏电源接入对配电网电能质量方面的影响，总结光伏电源在并网电能质量方面需要满足的要求。关键词；电能质量；光伏发电；分析中图分类号：TB857+.3文献标识码：A文章编号：1光伏并网对电能质

2、量的影响光伏电源并网对电能质量方面的影响主要体现在电压波动与谐波这两方面。光伏电源输出功率受光照影响大，具有波动性、间歇性、周期性等特点，容易造成电网电压波动闪变。随着光伏发电在电源中比例不断增大，其波动性、间歇性和周期性对电网调峰的影响将愈加显著，容易造成电网频率的波动。此外，还存在诸如电压脉冲、浪涌、电压跌落和瞬时供电中断等动态电能质量问题6[1]。同时，光伏电源通过电力电子逆变器并网，易产生谐波、三相电流不平衡等电能质量问题。谐波的危害在电力系统中是多方面的，主要有[2]：容易导致继电保护误动作；引起谐振、过电压或过电流；增加输电线路、电动机的损耗等

3、。针对分布式光伏发电接入对配电网电能质量的影响，一些学者相继进行了研究分析。文献[3]、[4]中从光伏电源的渗透率、线路长度、系统动态负荷水平以及是否装设无功补偿装置等方面，分析了光伏电源接入薄弱线路末端时对典型配电网电压稳定的影响。研究表明：光伏电源接入配电网线路越长、动态负荷比例越高、光伏电源渗透率越高，光伏电源的出力变化对配电网线路电压的影响越大。文献[5]通过理论与仿真分析得出，光伏电源接入配电网引起电压越限的主要原因是太阳辐照度的变化。由于太阳辐照度变化引起光伏电源出力的上升或下降，进而可能抬升或者下拉其并网电压，引起配电线路的电压波动或越限。文

4、献[6]分析了影响光伏电源并网谐波水平的主要因素，其中光伏逆变器的电能转换特性直接决定了光伏电源并网电能质量。2光伏并网电能质量要求6为保证电力系统的电能质量，我国在一系列标准中规定了光伏等电源接入以及公共电网的电能质量要求。这些标准对于制定光伏电源的并网标准起到了重要的参考作用。在光伏电源并网电能质量方面，目前主要依据国家电网公司《光伏电站接入电网技术规定》的要求。该规定明确光伏电源并网在谐波、电压偏差、电压波动与闪变、电压不平衡度、直流分量等电能质量方面的指标[7]。其中，光伏电源向电网注入的谐波电流允许值按此光伏电源安装容量与其公共连接点的供电设备容

5、量之比进行分配。光伏电源并网点的电压偏差应满足GB/T12325的要求。光伏电源所接入的公共连接点的电压波动和闪变应满足GB/T12326的要求，其中光伏电源引起的闪变值按照光伏电源装机容量与公共连接点上的干扰源总容量之比进行分配。光伏电源所接入的公共连接点的电压不平衡度及光伏电源引起的电压不平衡度应满足GB/T15543的要求，其中光伏电源引起的电压不平衡度允许值按GB/T15543的原则进行换算。光伏电源并网运行时，向电网馈送的直流电流分量不应超过其交流电流额定值的0.5%。3光伏发电系统建模本文基于DIgSILENT仿真平台建立光伏电源的详细模型，其

6、中直流侧采用文献[8]中的简化工程计算数学模型，以基于光伏组件IV特性的受控直流源表示。交流侧基于逆变器模块建立光伏逆变器控制模型。一般情况下，在不考虑逆变器饱和因素影响下的理想逆变器通过内环的电流控制得到调制比Pmd和Pmq，如图1所示。其中Id_ref和6Iq_ref根据控制目标确定。实际光伏电源的输出功率是随着外部工作条件的变化而变化的。当光照强度、工作温度发生变化，MPPT控制器将动作，调整工作电压至当前工况下的最佳工作点。因此包含MPPT的逆变器可由控制目标直流端工作电压Udc和功率因数θref得出Id_ref和Iq_ref。4算例分析本文结合某

7、建筑光伏电源并网算例，依据《国家电网公司光伏电站接入电网技术规定的要求》对其谐波电流特性进行分析。该客户现有35kV变电站1座，安装2台主变压器型号为SFZ10–12500/35，两台主变并列运行。光伏电源分两组，其中PV1装机容量3.5MWp；PV2装机容量3MWp；分别通过800m电缆线路型号为YJLV22–10–(3×240)就地接入客户变电站。客户内部负荷Load1有功6535kW，无功2504kvar；内部负荷Load2有功6430kW，无功2486kvar。光伏电源接入系统如图2所示。该光伏电源由500kVA光伏逆变器组和升压变压器组成，其中P

8、V1由7台逆变器组成，PV2由6台逆变器组成，均通过10kV升压变