1)對(duì)電壓波動(dòng)的影響
在傳統(tǒng)配電網(wǎng)中,有功、無(wú)功負(fù)荷隨時(shí)間變化會(huì)引起系統(tǒng)電壓波動(dòng)。如果負(fù)荷集中在系統(tǒng)末端附近,電壓的波動(dòng)會(huì)更大,一般盡量避免這種情況的發(fā)生。而對(duì)于分布式電源而言,其對(duì)接入點(diǎn)電壓波動(dòng)的影響程度主要取決于分布式電源有功功率的變化情況。主流分布式電源包括微型燃?xì)廨啓C(jī)、風(fēng)電機(jī)組、太陽(yáng)能光伏發(fā)電以及燃料電池等,各自運(yùn)行特性差異較大,造成有功功率波動(dòng)的因素較多,歸納起來(lái)大致有三種情況。
(1)輸入能量變化及其它外界干擾
對(duì)于風(fēng)電機(jī)組、光伏電池板等可再生能源發(fā)電系統(tǒng),外界自然能源輸入的變動(dòng)是造成分布式電源輸出功率變化的主要原因。為了提高分布式電源的發(fā)電效率,很多機(jī)組采用了Z大功率追蹤控制,而不是定功率控制,當(dāng)外界資源條件發(fā)生變化時(shí)其輸出功率必然隨之變動(dòng)。
對(duì)于風(fēng)電機(jī)組來(lái)說(shuō),輸入功率來(lái)自風(fēng)能,風(fēng)力機(jī)提供給發(fā)電機(jī)的機(jī)械功率與風(fēng)速有關(guān),而風(fēng)速的變化是由自然條件來(lái)決定的,隨機(jī)性較強(qiáng)。一旦風(fēng)速快速變化,則風(fēng)電機(jī)組的輸出功率必將劇烈變化。當(dāng)風(fēng)速在額定風(fēng)速以上的有效風(fēng)速范圍內(nèi)時(shí),通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié),可以盡量減少風(fēng)電輸出功率的波動(dòng),但是也不易保持的功率恒定。此外,風(fēng)電機(jī)組在運(yùn)行過(guò)程中還會(huì)受到風(fēng)剪切、塔影效應(yīng)以及偏航誤差的影響,導(dǎo)致風(fēng)電機(jī)組轉(zhuǎn)矩不穩(wěn)定,從而造成輸出功率的波動(dòng),進(jìn)而導(dǎo)致風(fēng)電機(jī)組所在的電網(wǎng)電壓發(fā)生電壓波動(dòng)。
對(duì)于光伏發(fā)電系統(tǒng),其核心部件光伏電池板的Z大功率點(diǎn)會(huì)隨著光照強(qiáng)度、環(huán)境溫度的變化而改變,一旦天氣發(fā)生劇烈變化,必將引起光伏電池輸出功率的明顯變化。此外,“熱斑效應(yīng)”也會(huì)造成光伏電池輸出功率的變化。
(2)不受電網(wǎng)控制的分布式電源起動(dòng)和停運(yùn)
分布式電源的起動(dòng)和停運(yùn)與自然條件、用戶需求、政策法規(guī)、電力市場(chǎng)等諸多因素有關(guān)。分布式電源的調(diào)度和運(yùn)行,往往由電源的產(chǎn)權(quán)所有者來(lái)控制,而分布式電源的產(chǎn)權(quán)所有者往往不是電網(wǎng)公司,而是用戶自己或者其它經(jīng)營(yíng)主體。這樣就可能出現(xiàn)分布式電源隨機(jī)啟停甚至頻繁起停的情況。例如,分布式電源的所有者根據(jù)自己的用電情況自由決定何時(shí)啟動(dòng)和停機(jī),或者以贏利為目的,只在電價(jià)高于發(fā)電成本時(shí)才開(kāi)啟機(jī)組,在峰荷過(guò)后退出。隨著分布式電源數(shù)目的增多,這種情況對(duì)發(fā)電上網(wǎng)功率的影響也不容忽視。
(3)輸入能量變化及其它外界干擾
對(duì)于燃料電池、微型燃?xì)廨啓C(jī)、柴油發(fā)電機(jī)組等輸入燃料流量可控的分布式電源來(lái)說(shuō),輸入能量是基本恒定的,一般不會(huì)因?yàn)檩斎肽芰康牟▌?dòng)造成輸出功率的明顯變化。
典型的往復(fù)式引擎驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)組——同步柴油發(fā)電機(jī),其氣缸存在點(diǎn)火熄滅過(guò)程,因此會(huì)出現(xiàn)輸出功率波動(dòng)現(xiàn)象;,為此國(guó)家在設(shè)計(jì)和制造過(guò)程中提出了一定的技術(shù)規(guī)范,要求往復(fù)式驅(qū)動(dòng)引擎的發(fā)電機(jī)組動(dòng)態(tài)電壓小于0.5%。
燃料電池可以通過(guò)對(duì)燃料輸入控制、反饋控制等方法對(duì)電源輸出進(jìn)行控制,但是其對(duì)控制系統(tǒng)的精確度要求很高,實(shí)際使用過(guò)程中,可能存在一些參數(shù)的偏移,控制系統(tǒng)不穩(wěn)定,從而也將導(dǎo)致功率輸出的波動(dòng)。控制器的算法和參數(shù)整定可能導(dǎo)致分布式電源輸出功率的周期性波動(dòng)。
對(duì)于熱電聯(lián)產(chǎn)的分布式發(fā)電機(jī)組,輸出必須滿足熱量的需要,而且功率的變化速度也是有時(shí)間限制的,在供熱需求發(fā)生變化時(shí),也會(huì)引起分布式電源發(fā)電功率的變化。
以上講的是分布式電源接入后,可能引起電壓波動(dòng)。但合理利用分布式電源,使其與當(dāng)?shù)刎?fù)荷協(xié)調(diào)運(yùn)行,即當(dāng)負(fù)荷增加(或減少)時(shí),分布式電源的輸出量增加(或減少),也可以抑制電網(wǎng)電壓波動(dòng)。
2 提高光伏發(fā)電電能質(zhì)量的技術(shù)措施
2.1 提高并網(wǎng)點(diǎn)短路容量
通過(guò)提高光伏發(fā)電站并網(wǎng)電壓等級(jí)并選擇短路容量水平比較高的變電站作為電站接入點(diǎn),既提高電壓的波動(dòng)與閃變,又能提高電壓的不平衡度和諧波等指標(biāo)的合格率。
2.2 電能控制裝置在光伏發(fā)電系統(tǒng)中的應(yīng)用
傳統(tǒng)的電網(wǎng)電能質(zhì)量治理裝置在光伏發(fā)電系統(tǒng)中依然使用,例如APF、SVC等同樣可用于大規(guī)模的光伏發(fā)電站作為無(wú)功補(bǔ)償和諧波治理裝置。同時(shí),光伏微源本身具有功率響應(yīng)積極、有功無(wú)功分別可調(diào)等優(yōu)點(diǎn),可以擔(dān)當(dāng)一定的電能質(zhì)量調(diào)節(jié)任務(wù),與電能質(zhì)量治理裝置聯(lián)合使用,從而改善電能質(zhì)量。
伴隨著光伏發(fā)電系統(tǒng)滲透率的提高,電能質(zhì)量的控制難度也在加大,傳統(tǒng)的電能治理點(diǎn)如無(wú)功補(bǔ)償節(jié)點(diǎn)、有源濾波器的投入節(jié)點(diǎn)、電能質(zhì)量的檢測(cè)點(diǎn)等都需要重新確定。傳統(tǒng)的電能質(zhì)量治理方案也需要改進(jìn)。利用光伏并網(wǎng)逆變主電路的特點(diǎn),將光伏并網(wǎng)的發(fā)電控制與無(wú)功補(bǔ)償、有源濾波相結(jié)合,有效地進(jìn)行光伏并網(wǎng)發(fā)電的同時(shí),還可以對(duì)電網(wǎng)中的無(wú)功和諧波進(jìn)行補(bǔ)償或抑制,提高電網(wǎng)電能質(zhì)量。



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