关于大容量光伏发电接入电网系统对电能质量的影响

关于大容量光伏发电接入电网系统对电能质量的影响

吴春阳曹军帅李望

（国网安徽省电力公司马鞍山供电公司安徽马鞍山243000）

摘要：随着国家经济的发展，对于电能的需求逐渐增多，为满足人们对电能的需求，大容量光伏发电接入电网系统逐渐形成，并被广泛应用。在大容量光伏发电接入电网系统应用以后，有效解决了电能不足的现状，而它对电能质量也产生了一定影响。本文将从大容量光伏发电接入电网系统与电能质量基本情况入手，重点研究其对电能质量所带来的影响。

关键词：大容量；光伏发电接入电网系统；电能质量的影响

1大容量光伏发电接入电网系统概述

光伏发电系统主要是依靠太阳能获得电能，随着太阳能的利用，既有效提高了太阳能利用率，还扩大了新能源应用范围。大容量光伏发电接入电网是在光伏发电系统的基础上发展起来的，其电能存储量比常规光伏发电接入电网大很多。该发电系统在光照条件较好的情况下，在电池板的作用下为蓄电池充电，并在光照不足的时候将蓄电池电能转化为直流电或交流电。其仿真电路结构图如下图1所示。对于大容量光伏发电接入电网系统来说，具有良好的调节作用，不仅可以保证电网电压稳定，还能有效消除不良谐波分量，电能质量也可以在这种情况下得到保证。

图1大容量光伏发电接入电网系统仿真电路结构图

2光伏发电系统的概述

2.1光伏发电系统

依照是否和电网实施连接，可以把光伏发电系统划分为独立光伏发电系统和并网发电系统。独立发电系统大多数用来解决偏远地区的用电情况，并网发电系统因其可以把现有的电力系统进行合并，成为开发太阳能发电的首要选择。为了解决大规模的光伏接入给配网带来的不良影响，确保光伏系统健康发展，开展太阳能光伏发电关键技术研究势在必行。一般的光伏系统是由太阳能的蓄电池、直流配电柜、电池方阵、交流配电柜等一系列的设备组合而成。太阳能电池方阵和逆变器是光伏系统的基本要素。运用太阳能电池的组件串并联组成太阳能的电池方阵，确保了光伏系统电压达到了输出电压的需求。太阳能运用光伏的组件转为直流电，利用直流监测配电箱汇集到达逆变器把直流电转为交流电。

2.2光伏发电系统并网

光伏发电系统实施并网的主要条件，必须保证逆变器输出的正弦波电流的频率、相位和电网电压的频率、相位一样。光伏发电系统并网分为集中式并网和分散式的并网两种。分散式并网适用于小规模的光伏发电系统的设置，它发出的电能可以直接被分配至电负载上，不足或者多余的电力会利用联结大的电网来调节，其与大电网的电力交换可以是双向的。集中式并网则适用于大型的光伏电站的并网中，基本上和负荷点的距离较远。集中式并网是把所发的电能直接送至大电网，经过大电网的集中调配让客户使用，它和大电网之中的电力交换则是单向的。

3大容量光伏发电接入电网系统对电能质量的影响

3.1最大功率点跟踪技术对电能质量的影响

对于大容量光伏发电接入电网系统来说，周边的光照与温度是始终变化的，为保证电压稳定，减少大幅度更迭的出现，经常需要将最大功率点跟踪技术应用其中，用于随时了解供电情况。但由于多种因素的影响，在该技术被应用以后，某种程度上也会影响电能质量，如定电压跟踪法对精度的要求较低，难以适应各种环境，尤其是在较为复杂的背景下，经常出现功率损失的情况，如果在用电高峰期出现功率缺失，将直接危害网内功率，造成不可挽回的损失。同样，扰动观察法也是最大功率点跟踪技术的一种，尽管该法的操作较为灵敏，投入少，但却容易引起谐波，甚至引起误判，尤其是在光照强度不足的情况下，最大功率将呈现直线下降的情况，发电系统错误也会经常发生。

3.2电压补充参数对电能质量的影响

在大容量光伏发电接入网系统运行中，经常涉及到电压补充，而电压补充参数的不同则会影响到电能质量，它主要是通过跟踪效率等影响，如果跟踪效率发生变化，势必会造成扰动，进而降低电能质量，影响正常供电。

3.3DC－DC转换器对电能质量的影响

DC－DC转换器是大容量光伏发电接入电网中的一部分，主要用于调整信号的导通率，意在强化光伏电池综合能力，实现工作状态最佳化。而它对电能质量也有着十分重要的影响，尤其是电感与电容值取值的大小将直接影响电压波动峰值，一旦出现取值不合理的情况将直接影响发电系统平衡性，并造成输出电压损失，若这种情况长期得不到解决，发电系统硬件便会出现严重损耗，进而影响电能质量。

4改进措施

4.1最大功率跟踪技术的改进措施

由于最大功率跟踪技术对电能质量的影响很大，为减少其对电能质量的影响，实现高效稳定供电，可以采用先进技术进行纠正，以此减少不必要的干扰，如结合电网实际情况采用合适的精度，进而调节发电机电流波长。尽管以往也存在这种的技术，但却无法同时调节不同功率差值，也就起不到应有作用，针对这种情况，应注意与步长等要素的联系。如果在调整中发现电压超出既定水平，那么可以延长步长，若功率与最大功率较为相似，则可缩短，只有灵活变通才能确保发电稳定，这也是最有效减少损害电能质量的措施。

4.2电压补充参数的改进措施

在研究中发现电压补充参数对电能质量的影响较大，所以，在实际利用电能技术的过程中，应注意技术手段的应用，避免采样误差的出现，特别是在系统工作中，一定要保证功率点的移动方式与系统工作相统一，这样可以有效减少误差的出现，同时也能避免跟踪失败。此外，相关工作人员也要在该系统运行期间做好防护与检查，做到发现问题及时处理，避免问题扩大化，同时，认真学习相关知识，并不断补充自身知识，防止出现无法应对突出事件的情况。

4.3DC－DC转换器的改进措施

为避免发电系统硬件损坏，在实际利用DC－DC转换器的过程中，应注意与发电系统振幅频率、响应速率等的联系，且结合实际情况选出最优质的数值，这样可以有效提升发电系统综合性能，同时也可以保证发电质量最优化，由此输出的电能也能与既定要求相符，进而为人们提供优质电能。

5谐波与无功补偿改进措施

由于在该系统中很可能出现谐波所导致的电能质量问题，为减少避免谐波无功补充的出现降低电能质量，也要加大对谐波的重视。在大容量光伏发电接入电网应用的过程中，经常会出现谐波畸变的现象，而这种情况多发生在电网电压谐波变化以后。通过研究发现，电流总谐波畸变发生次数占据14个百分点，如果不能将这一问题解决，电能质量将得不到保障，因此，可以将FFT分析应用到光伏发电电流谐波分析中，随着它的应用，有效降低了电力谐波畸变率，谐波畸变比重由原来的14%下降到不足4%，由此可见，FFT分析有利于提升电能质量，可以有效减少谐波给电能质量所带来的不良影响。

6结语

光伏发电技术因其具有环保节能的功效而被广泛应用。随着越来越多的光伏电源被接入到配电网的应用中，开展光伏发电并网对于原配电网影响的研究具有重要作用。依照研究的成果，运用新的技术建立健全与之对应的管理措施，在确保光伏发电系统的电能质量和安全的基础上，最大效益运用太阳能资源有着极其重要的意义。

参考文献：

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