并网光伏发电对电网电能质量的影响分析

王强

王强

安而信检测技术有限公司陕西省710000

摘要：随着国际化进程的不断加快，能源的消耗也持续不断増加，而传统能源的逐渐枯竭及环境问题日益严重，太阳能作为一种清洁、无污染的可再生能源受到人们的密切关注。现如今国家越发注重对可再生资源的利用，在对太阳能资源开发期间，分布式光伏发电并网技术得到发展。其能够起到电源的作用，利用光伏发电的优势为电力系统供电。然而光伏电源与接入配电网会产生不利影响，因此相关人员需拟定方案，采取针对性措施予以解决。本文主要对并网光伏发电对电网电能质量的影响进行了一定的探讨。

关键词：并网；光伏发电；电网电能质量；影响

1并网光伏发电对电网电能质量的影响

1.1谐波影响

光伏发电是通过光伏组件将太阳能转化为直流电，再经过并网型逆变器将直流电变换成交流电实现并网。在光伏发电系统中，逆变器是产生谐波的主要设备。并网逆变器内部电力电子元件的大量应用，提升了系统的信息化和智能化处理，但也增加了大量的非线性负载，造成波形失真，给系统带来大量谐波。逆变器开关切换速度的延迟，也会影响电网系统内部整体动态性能的输出，产生小范围的谐波。如果在天气（辐照度、温度）变化较大的情况下，谐波的波动范围也会随之变大。尽管单台并网逆变器输出电流谐波较小，但是多台并网逆变器并联后输出电流的谐波会产生叠加，从而形成输出电流谐波超标现象。此外，逆变器并联容易产生并联谐振，进而导致耦合谐振现象，造成特定次并网谐波电流扩大，最终产生并网电流谐波含量超标问题。针对光伏接人后的电能质量问题，提出抑制谐波的有效方法：1）从谐波产生的源头人手，对谐波源进行改造，减少谐波注人。2）装置有源或无源滤波器，以吸收某些特定次数的谐波电流。3）装设附加的谐波补偿装置。

表1电网谐波电压限制数据

1.2并网对电压闪变和波动的影响

首先从分析新能源发电的特点入手，光伏发电是利用太阳能，其发电效率受到温度、光照等因素影响较大，白天因晴天和阴天的温度、光照有较大差异发电量不同，晚间因温度低、无阳光不发电，从而造成光伏发电输出功率变化较大，引起电压变化较大。风力发电受风速的影响较大，所以一般都在风能资源丰富的地区建立风力发电厂。风速变化造成风力发电功率变化较大，从而造成电压的闪变、波动。新能源发电机组的停止和开启、出力等过程中，输出功率会发生较大的波动，电压也随之发生较大的变化，对电网造成很大的冲击，导致电压闪变与波动。并网的短路容量值越高，电压闪变波动越少。通过对电压变化原因的研究，制定相应的措施可以有效减少新能源并网对电力系统造成的不良影响，保证电力系统正常运行。

1.3直流注入问题

并网光伏发电系统中另一亟待解决的关键问题：直流注人。直流注人影响了电网电能质量，同时也给电网中的其他设备带来不利影响。IEEEstd929-2000与IEEEstd547-2000明确规定，并网发电装置向电网注人的直流电流分量不能超过装置额定电流的0.5%。直流注人产生的主要原因有：1）电力电子器件自身分散性及驱动电路不一致不对称等；2）最大功率控制器内部测量器件存在的零点漂移和非线性；3）各开关器件线路阻抗的不对称，寄生参数和寄生电磁场的影响等。目前抑制直流注人的主要方法包括：1）检测补偿法；2）优化设计逆变器并网结构；3）电容隔直；4）虚拟电容法；5）装置隔离变压器等。

1.4孤岛效应的影响

随着并网光伏发电接人渗透率的不断扩大，孤岛效应发生的几率也逐渐增加。孤岛效应的形成对整个配电网电能质量造成不利影响，主要包括：1）在孤岛效应发生位置，其电压和频率波动性较大，降低了电能质量，且孤岛中的电压和频率不受电网控制，可能会造成系统电气设备损坏和重合闸故障等，同时可能会对电网维修人员造成个人安全隐患。2）在供电恢复过程中，由于电压相位之间不同步将会产生浪涌电流，有可能导致电网波形瞬间下跌。3）光伏发电系统出现孤岛效应之后，如果原供电模式为单相供电模式，有可能使配电网发生三相负荷不对称的问题，进而降低其余用户的用电整体质量。4）当配电网切换至孤岛方式，仅仅依靠光伏发电系统供应电能，若该供电系统容量太小或未安装储能装置，均有可能造成用户负荷出现电压不稳定和闪变问题。针对孤岛效应产生的影响，主要有以下解决方法：1）优化并网光伏发电系统孤岛检测方法，分析光伏发电对配电网故障电流大小、方向及分布的影响，提高故障情况下负荷切除速度和孤岛划分的选择技术。2）提高孤岛检测技术的可靠性，配置快速有效的反孤岛保护功能，在异常情况下准确判断孤岛状态并迅速有效中断并网。

2优化新能源发电并网策略

2.1加强对电能质量的控制

通过前面就新能源发电对电力系统的影响进行综合分析，建议针对影响电能质量的主要因素，对电力系统进行优化。一是电压闪变和波动方面，通过在电路中加装有源电力滤波器，来平衡并网的电压波动，通过加装动态电压恢复器，提高电网稳定性。二是减少谐波影响，通过加装静止无功补偿器，减少谐波干扰。

2.2完善技术标准与规范

新能源具有环保和可再生的优点，近年来得到了广泛应用。新能源发电涉及的技术领域比较多，新能源发电并网则更为复杂，所以在实际应用中还存在一些问题。要不断加强对新能源发电并网的研究，不断完善新能源发电并网的技术标准，针对新能源并网中存在的问题进行攻关，减少并网对电力系统电能质量带来的不良影响。同时认真学习研究电力信息通信技术等先进技术，做好电力系统的智能化管理，及时监测并网对电网运行的影响，确保新能源发电行业可持续发展。

结束语

总而言之，在未来发展过程中，相关领域应对太阳能的利用率进行不断提升，结合用户需求，对光伏发电及并网规模进扩大，以此来实现太阳能的高效率用，使其光伏发电在并网过程中能够发挥更大的作用。此外，在并网发展过程中要对电能环境加以保护，使并网系统能够具有较高的清洁度，以此来提升并网系统的可靠性，使并网技术能够得到进一步的发展。

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