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分布式光伏并網(wǎng)技術(shù)有多難?

放大字體  縮小字體 發(fā)布日期:2014-08-13  來源:無所不能  瀏覽次數(shù):316
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對故障中短路電流的貢獻。傳統(tǒng)的同步機具有提供短路電流的能力,在與電網(wǎng)提供的短路電流疊加后可以確保線路保護在1~2個周波時間斷開。然而,光伏逆變器由于能量密度有限,其中電力電子元件過流能力限制,并不能提供較高的短路電流。通過實驗和動態(tài)仿真,一般認為光伏逆變器的短路電流只比額定電流大25%以內(nèi)。即使在國際相關標準中,也只要求逆變器提供1倍額定的短路電流。這導致在大規(guī)模接入分布式光伏的情況下,傳輸線發(fā)生短路故障時,由于光伏逆變器短路電流能力不足,線路上的故障無法被檢測并且使保護響應。尤其是在傳統(tǒng)的三段式保護中,瞬時電流速斷保護可能會不能被識別。根據(jù)光伏電站并網(wǎng)分析經(jīng)驗,并網(wǎng)點的短路電流主要由接入的主網(wǎng)提供,并網(wǎng)點連接的網(wǎng)絡是否“堅強”整體決定了分布式的短路能力。光伏發(fā)電站貢獻短路電流造成中低壓設備的改造問題,如對電流保護、中壓開關和電流互感器等元器件的重新選型。因此,光伏發(fā)電系統(tǒng)的短路電流貢獻應當在配電系統(tǒng)規(guī)劃、分布式系統(tǒng)設計中被充分考慮。

對電能質(zhì)量的影響。諧波主要是指電流諧波,由光伏逆變器的電力電子元件引起,一般情況下只有通過測試分析才可以識別。閃變主要指電壓的快速波動引起用電端可人為感知的效應,光伏發(fā)電系統(tǒng)中也是由同時快速投切的并網(wǎng)逆變器造成的。如果分布式光伏逆變器出廠測試不達標,較差的電能質(zhì)量最壞情況下會對附近發(fā)電系統(tǒng)、敏感用電設備、信號傳輸造成破壞和干擾。分布式光伏產(chǎn)生的諧波和閃變對電網(wǎng)和負荷的影響,除了以上提及的因素外,還依賴于并網(wǎng)點的短路容量和同一中壓升壓變下并網(wǎng)的分布式電源總量。太陽能光伏電站的電能質(zhì)量應當滿足相關國家和地方并網(wǎng)標準,有關電流諧波和電壓閃變指標應當有具體量化。圖二即為按照德標分析的分布式光伏電站案例,可以看到低次諧波和中間諧波均有不同程度的超標,此案例電站需要進行重新測試或電能質(zhì)量優(yōu)化。

             

分布式光伏對電能質(zhì)量的影響還體現(xiàn)在快速電壓波動和閃變上。由于分布式光伏的出力由光照決定,并且并網(wǎng)型的光伏逆變器由可快速關斷的電力電子元件控制,這可能會造成局部配電線路的電壓波動和閃變,若加上負荷動態(tài)變化,將會引起更嚴重的結(jié)果。

對功率因數(shù)和無功配置的要求。配電網(wǎng)接入的光伏發(fā)電單元的功率因數(shù)應具備符合電網(wǎng)要求范圍內(nèi)可調(diào)的能力,并且按照標準要求配置一定的無功功率。否則將給電網(wǎng)的建設帶來巨大的投資和電網(wǎng)損耗,比如配置短期使用但是數(shù)量級巨大的電網(wǎng)無功將是一項投資巨大的工程。由于逆變器的靜態(tài)無功能力是與控制策略,如是否無功優(yōu)先控制和過載能力的設計相關,光伏逆變器靜態(tài)無功能力的充分應用,對于設備投資和電網(wǎng)安全起著重要作用。我國許多大型光伏和風電場都基本都要求功率因數(shù)要求在0.95(超前-滯后),不過對于逆變器本身的無功調(diào)節(jié)能力和過載能力未充分利用,從而造成加裝靜態(tài)無功補償裝置,增加不必要的動態(tài)響應故障和重復投資的問題。這里不排除有些電站加裝無功補償裝置是為了優(yōu)化電壓指標,諧波和減小損耗方面的考慮。然而,由于光伏發(fā)電系統(tǒng)多數(shù)采用無功電壓控制,并使無功與有功控制解耦,配電網(wǎng)可等效為加入電容進行無功電壓補償。但隨著電容的加裝,可能會同配電網(wǎng)的電感系統(tǒng)形成自然諧振。

 

 
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