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分布式光伏发电系统现场检测技术

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摘要:本文对分布式光伏发电系统的现场检测进行研究,介绍了该技术的地位和作用。根据分布式光伏发电系统的特点和其接入方式,详细讨论了分布式光伏发电系统现场检测技术的主要方法。通过分析分布式光伏发电系统现场检测技术,以及与某配电网350kWp屋顶光伏发电系统的现场检测分析对比,证明了本文检测方案的优势,为今后的相关工作提供借鉴和参考。

关键词:光伏发电系统;分布式;现场检测

引言

21世纪以来,政府提出生态文明建设,社会对新能源的关注越来越大,我国的光伏发电产业在政府的政策支持下得到了快速发展。不断颁布的优惠政策,使得分布式光伏发电系统获得了前所未有的发展机遇。由于光伏发电具有随机性、波动性和间歇性的特点,怎样稳定地与电网相连接的问题已变得越来越重要。为了保障电力供应可以持续正常地运行,因此需要认真地检测光伏发电系统的并网性能。现在,国内电力行业中分布式光伏发电系统方面的检测研究仍存在很大不足。本文重点分析了分布式光伏系统现场检测技术,致力于填补国内电网现场控制系统的一些缺点。并采用全面的现场检测技术,详细地分析所得到的相关数据,为发电系统现场检测技术的发展提供了借鉴和参考。另一方面,也针对光伏发电系统的建设提出了相关措施,以推动光伏发电系统的发展,为我国光伏发电的发展贡献力量。

1现场检测内容

严格执行国家的规范要求,并且综合考虑配电网和光伏发电的特征,同时还对连接到配电网光伏发电系统对电网造成的影响做出考虑,经过全面探讨后,确定了如下的主要测试内容:①衡量电能的质量主要包括:谐波、电压和频率偏差、电压波动和闪变三相电压不平衡度、直流分量等检测指标。重点测试在正常工作状态下发电系统的整体性能。②功率特性重点包含:光伏电站的辐照度、气温、输出功率等测试内容,测试发电系统的功率转换性能和输出功率特性等。重点考评光伏发电系统的输出功率与辐照度和温度之间的关系。③异常电压/频率响应重点含有:欠压/频率,过压/频率切换时间检测。通常会测试发电系统瞬态的系统性能。④防孤岛保护主要包括:主动防孤岛保护和被动防孤岛保护性能测试。主要检测存在孤岛时的发电系统保护性能。

2测试原理和测试平台

接入配电网的光伏发电系统电气原理如图1所示。当系统进行正常运行的状态下,两个开关都置于打开状态。所以,光伏发电系统和电网同时能够进行电力输送。如果电源出现了某些问题而发生供电故障问题,开关S1处于断开状态,而开关S2处于闭合状态,并且该两个负载会与光伏发电系统结合从而形成孤岛。由光伏发电系统输送到输电线中的电能质量必须符合国家的相关要求。此外,光伏发电系统需要有效地应对电网可能造成的电路故障、电流干扰、电网故障等一系列情况。在电网系统中,光伏发电系统对其影响通常有以下几方面:电能输送到局部负荷并被迅速消耗,用户设备的正常、完全依赖于电能的质量好坏;非常容易形成孤岛的状态;频率变化会较大程度上对用户用电产生故障。由于受到线路内部各种因素的影响,所以使得电力系统的电压和频率都受到了不同程度的影响,而产生一些不利影响。在光伏发电系统中的并网点可以设置为测试点,如图1所示,以审核所测量的光伏发电系统的整体性能。并参照测试内容独立研发测试平台进行相关测试内容,根据具体情况制定现场检测方法。干扰发生器采用改变发电系统的侧电压和频率来模拟欠压、过压、欠频和过频的状态。防孤岛检测装置通过三相独立可调的并联线路模拟本地负载。在光伏发电系统和电网并网点之间进行平台的并连接。同时为了提高扰动装置的电压和频率变化的准确性和高效性,扰动装置将传统的开环控制模式更换为闭环控制模式和智能控制模式。简单的开环控制将造成电压和频率在动态负载状况下,得不到精确的控制。因此,通过结合智能控制模式来测试负载电流,并实现频率控制点和电压的预测以实现控制效果。

3现场检测分析

本文针对容量为400kW,接入电压为450V的屋顶光伏发电系统为例,对其现场检测结果做出讨论分析。这类型光伏发电系统具有三个并网单元,即两个100kW并网单元和一个200kW并网单元。而100kW并网机组由一台100kW逆变器组成,200kW并网机组由一台100kW逆变器和两台50kW并联逆变器共同组成。

3.1电压/频率异响性能检测

以200kW并网机组的电压扰动试验为例对电压/频率异响性能做出分析。根据检测结果可以得出结论:两台逆变器的性能不相同,两台逆变器的工作时间都有顺序进行。通过分析可以发现这是由于不同控制程序在逆变器的作用不同所导致的。当并联使用不同类型的逆变器时,建议应注意电站的设计过程,以保证不改变其相应的整体性能。

3.2防孤岛保护性能检测

根据表1中的数据,能够得到:随着功率因数的变化,防孤岛保护性能也体现出变化趋势。当功率因数为1时,在电网断电后,孤岛的存在并没有被逆变器检测到,并且逆变器仍然正常工作,证明在功率因数为1时,孤岛状态存在一个盲点,因而不能被逆变器所检测到。在功率因数为0.94的情况下,100kW逆变器将首先打开开关,而200kW逆变器将在一段时间后才打开开关。当功率因素为0.17时,设备的两个逆变器都将停止工作。这种特殊的现象体现出逆变器并联运行时的防孤岛保护特性。并且存在两个特性:①当逆变器能够单独运行时,逆变器的防孤岛性能较好,能够符合运行要求。如果两个逆变器并联运行,则会因为逆变器之间产生相互干扰,而造成防孤岛保护性能大大降低。所以说逆变器的并联运行会显著地影响防孤岛保护性能的好坏。②当电网断电后,如果其中一个逆变器能够检测到孤岛存在,并且将开关打开,则电站的输出功率与负载功率不相符。而另一台逆变器将检测孤岛的存在并断开开关。逆变器的并联运行能够加强孤岛检测准确性,有效保障了防孤岛保护性能。

3.3电能质量

依照搜集到的并网单元的电能质量检测结果,能够了解到:系统的最低输入电压应高于450V,并且要大于逆变器的额定工作电压350V,所有并网点的功率因数、电压、频率和三相电压等不平衡度均可以满足电网要求标准。交流电流的分量大约为1%,并网点的各种谐波都能够满足规定。

4结语

综上所述,本文针对分布式光伏系统的现场检测技术进行研究,全面地分析了所得到的测量数据,可以总结出如下的几点意见和问题:①经过系统的介绍光伏发电系统的检测技术,检验了现场检测技术在光伏发电系统中应用的适用性和可靠性,同时在操作过程中还发现了一些电网中的问题,佐证了检测的作用和关键作用,实现了本文的目的,并能够为今后电网标准的制定提供数据参考和借鉴。②现场检测技术可以使光伏发电系统的完善和制定更加科学合理,如果在测试中出现光伏阵列的输出功率大于了系统的额定功率,因此要满足系统设计的功率需求,在此基础上进行光伏模块的正偏差分析,从而保障光伏逆变器的正常运行。③测量点的电压和频率异响性能和防孤岛保护性能在现场检测中的结果不太能令人满意,然而通过实验室的重新检测,其已能够符合标准。因此证实,现场测试不可以盲目信任,也不能忽视实验室测试的作用,这反映了需要将实验室检测和现场检测结合的重要性。

参考文献

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作者:周可 单位:广东华矩检测技术有限公司

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