分布式光伏发电质量探讨范文

摘要：分布式光伏发电电能质量的分析有利于尽快解决分布式光伏发电技术在推广过程中遇到的种种问题。主要介绍了分布式光伏发电技术、电能质量的判定指标及影响电能质量的各种因素，具有一定的指导意义。

关键词：分布式光伏发电；电能质量；谐波；孤岛效应

1分布式光伏发电技术

分布式光伏发电技术是指在用电场地附近安装的容量较小的自发电、自用电、余电并网的系统，其满足就近发电、就近使用、就近转换、就近并网的原则，具有输出功率小、位置选取灵活、自行控制、安全性高、余电并网可获收益和缓解局部地区用电紧张等几个特点。光伏发电系统的设备组成包括光伏电池组件、蓄电池、充/放电控制器、并网逆变器、交流配电柜、供电系统监测装置和环境监测装置。其工作模式是光伏电池组件将太阳能转换成电能，直接供给本地直流负载或经逆变器转换供给本地交流负载，亦或将电能汇集于蓄电池，或控制余电汇入电网。

2电能质量指标

为了保证电力系统的电能质量符合要求，国家制定了一系列标准规定。光伏发电并网的电能质量指标主要依据国家电网公司的《光伏电站接入电网技术规定》。其中，供电电压偏差应满足GB/T12325—2008的规定，电力系统频率偏差应满足GB/T15945—2008的规定，三相电压不平衡应满足GB/T15543—2008的规定，电压波动和闪变应满足GB/T12323—2008的规定，暂时过电压和瞬态过电压应满足GB/T18481—2001的规定。

3分布式光伏并网的影响

分布式光伏并网对电能质量的影响主要有谐波污染、电压偏差、直流偏置等问题。另外，除了影响电能质量外，还有可能产生孤岛效应，带来一系列危害。

3.1谐波污染在光伏发电并网逆变的过程中，光伏逆变器在运行中同一桥臂的上、下两个功率开关器件的导通和关断要错开一定的时间，即死区时间，这种非线性的工作模式导致在并网时引入了谐波。谐波的危害：①输电线路的电阻会受到电流频率的影响，且与频率成正比。输电线路中由于大量谐波的存在加之集肤效应的扩张与放大，使电路耗损增加，这是电力输送过程中电能损耗较为严重的因素。②电力系统的继电保护装置高度灵敏，其正常工作时各项指标量的确定是以电网基波的量设定的，谐波的各项指标不同于基波，因此继电保护装置对谐波十分敏感，谐波的存在会导致继电器误动，影响电力系统的正常供电。③谐波会导致变压器线圈异常发热，严重时会导致变压器烧毁，造成局部区域停电。④我国普通居民家用的电能计量仪表（电表）均是以工频50Hz标准正弦波的参数设计的，而与工频不一致的电力谐波导致电表的工作处于非正常状态，对居民用电计量产生较大误差，可能导致普通居民经济受损。谐波的治理：目前，最常用的分布式光伏发电并网谐波的治理方法有安装有源滤波器和无源滤波器两种。无源滤波器的优点是结构简单、性能可靠、成本极低，是许多大型谐波产生户的首选，但是滤波效果不好；有源滤波器的滤波效果很好，但是工艺复杂，制作成本高。

3.2电压偏差分布式光伏的存在改变了电网的拓扑结构，影响电压潮流的方向，导致光伏并网点电压升高，偏离了电压的正常值。电压偏差危害：①电压偏差对感应电动机有严重的影响。当电压偏大时，电动机因电压偏大而铁损增大，温度升高；当电压偏小时，电动机铜损增大，温度升高。当电压偏差较大时，电动机便无法工作在其额定电压下，导致电机异常发热，缩短电动机的使用寿命。②照明设备的发光效率受电压的影响，电压降低会引起照明设备的效率降低，当电压过低时，会导致气体放电光源的照明器不能正常点燃，影响照明设备的正常工作。③电压偏差还会影响精密仪器的精确控制。电压偏差的应对：配电变压器分散设置到用户中心，选择适合的导线，设置无功补偿装置等。

3.3直流偏置在光伏发电并网系统中，造成逆变器输出电压中存在直流电流的原因是运算放大器零点漂移及驱动电路不一致等。直流偏置的危害：并网时直流分量汇入电网，影响变压器的安全运行，还有可能引起危害很大的偶次谐波电流，造成电流不对称，损坏负载。

3.4孤岛效应对于包含分布式发电系统的微电网，当其主网故障或者其他原因停电时未能及时检测出主网状态的变化而将自身与主网分离，形成了一个主电网无法控制的由分布式发电系统单独供电的孤立的电网，称为“孤岛”。孤岛效应的危害：①如果分布式电源的容量与负载容量不匹配，则孤岛内电压、频率会发生变化，降低电能质量，可能损坏用户的电力设备；②非计划孤岛由于孤岛范围的不可知性，无法确定故障线路是否带电，这会给电力维修人员的生命安全带来极大威胁；③孤岛形成后，分布式电源会继续向跳闸线路的另一端供电，导致重合闸失败；④孤岛电压相量对与主网产生漂移，当电网恢复时，可能会干扰重合闸。孤岛效应的应对：应对方法主要有被动式孤岛检测法和主动式孤岛检测法。被动式检测法通过检测电压、频率、相位或谐波的变化进行孤岛检测；主动式检测法是通过在光伏逆变器控制的信号中加入一个很小的干扰信号，使之对逆变器输出的电压、频率或者功率产生微小的扰动，在并网运行时，由于受到主电网的制约，干扰信号的作用非常小，当孤岛产生时，干扰信号的作用就比较明显了，通过检测公共耦合点的响应来判断是否产生孤岛。

4结束语

随着传统能源的不断消耗，环境问题会越来越严重，充分利用太阳能必将成为世界各国的首选。目前，虽然分布式发电并网技术还存在一定的问题，但是科学的不断发展一定会解决这些问题，使分布式光伏发电技术改变现有的能源结构，造福全人类。

参考文献：

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［2］酆元.分布式光伏发电并网电能质量分析［J］.农村电气化，2012（6）：52-53.

［3］段延凯.刍议太阳能发电对电网电能质量的影响［J］.工程技术（文摘版），2015（46）：134.

作者：王镜植；刘姿 单位：郑州大学物理工程学院