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并网光伏电站电能质量分析 （徐州供电公司 江苏徐州221000） 摘要：随着光伏发电应用的快速发展，其并网运行的电能质量问题日益得到关注。 木文分析总结了科技园160kW并网光伏电站的技术特点和电能质量状况，并对 其谐波问题进行了重点研究；介绍了大型光伏电站接入的电能质量评估的重点内 容及方法；认为大型光伏电站接入的评估方法还需要进一步研究。 关键词：并网；光伏系统；电能质量；评估方法；逆变器 引言 电能质量问题的提出由来已久，在电力系统发展的早期，电力负荷的组 成比较简单，主要由同步电动机、异步电动机和各种照明设备等线性负荷组成, 因此衡量电能质量的指标也比较简单，主要有频率偏移和电压偏移两种。20世 纪80年代以来，随着电力电子技术的发展，非线性电力电子器件和装置在现代 工业中得到了广泛应用，同时，为了解决电力系统自身发展存在的问题，直流输 电和FACTS技术不断投入实际工程应用。这些设备的运行使得电网中电压和电 流波形畸变越来越严重，谐波水平不断上升。但另一方面，基于计算机、微处理 器控制的用电设备和电力电子设备在系统中大量投入使用，它们对系统的干扰较 机电设备更加敏感。随着各种复杂的、精密的、对电能质量敏感的用电设备不断 普及，人们对电能质量的要求越来越高［1］。 同时，随着能源和环境压力的增大，光伏发电作为可再牛能源发电日益 得到国家产业政策的扶持和社会的关注。由于并网光伏发电采用了电力电子变换 技术，其并网运行时会对电网的电能质量产牛影响；同时，由于光伏发电的应用 在国内还处于示范阶段，评估光伏发电接入对电网电能质量的影响还是一个需要 进一步研究的课题。 木文针对徐州某科技园160kW光伏电站接入的电能质量情况进行了分 析，并介绍了大型光伏电站接入的电能质量评估内容和方法。 1 ?并网光伏电站的技术特点 并网光伏电站由于存在DC-AC变换环节，需要采用大功率电力电子变 换器件进行光伏并网控制，故其性能参数直接关系到光伏发电并网对电网电能质 量的影响。 并网光伏电站根据设计容量的大小，可以选择高压、中压和低压等电压 等级的并网方式。而对于不同接入电压等级的光伏电站，其允许的电能质量限制 值也尽不相同。为了顺利开展光伏电站接入对电能质量影响的评估，有必要对光 伏发电的技术特点进行分析。 通过分析科技园光伏电站的运行情况，可以发现光伏发电有以下特点: a） 现有主要的光伏并网逆变器的控制方式为电压源电流控制，即输入 侧为电压源，输出为电流源控制，通过控制输出电流以跟踪并网点电压。般输 出为纯有功功率，即功率因数为1,不提供无功支持； b） 为有效利用太阳能，并网逆变器输出功率控制策略为最大功率点跟 踪（MPPT）,不具备功率调节能力； 图1发电功率日趋势曲线（多云天气） c） 光伏发电输出受天气影响很大，尤其在多云天气，发电功率会出现 快速剧烈变化（发电功率日趋势见图1）,发电功率的最大变化率超过10%额定 出力/秒（％Pn/s）,其变化频率为数次到数十次/小吋； a）逆变器输出轻载吋，谐波含量会明显变大，在10%额定出力以下吋， 电流THD甚至会达到20%以上，如图2所示。 图2 PV输出电流THD B趋势（多云天气） 由分析以上可知，由于气象条件对光伏发电功率的影响及现有光伏并网 控制的技术特点，随着光伏发电渗透率的增加，可能对电网的电能质量产生负面 影响，需要对已投运的光伏电站的电能质量状况进行分析总结，并研究评估人型 光伏电站接入对电能质量影响的方法。 2科技园160kW光伏电站的电能质量分析 为了评价电能质量，国家技术监督部门先后颁布了 6项电能质量国家标 准：GB 12325-1990《电能质量 供电电压允许偏差》；GB/T 14549-1993《电能质 量 公用电网谐波》；GB/T 15543-1995《电能质量 三相电压允许不平衡度》；GB/T 15945-1995《电能质量 电力系统频率允许偏差》；GB/12326-2000《电能质量 电 压波动和闪变》；GB/T 18481-2001《电能质量 暂时过电压和瞬态过电压》。这些 标准是我国公用电网正常运行应满足的条件［2-3］,也是光伏电站接入电网的参考 依据。 科技园160kW光伏发电系统按电池组件容量分为120kW> 20kW、20kW 三个区；120kW部分采用单晶硅电池组件，配置1台150kW国外三相集中型逆 变器（A型逆变器）；有20kW采用多晶硅组件，配置6台3.8kW国外单相分布 式逆变器（B型逆变器）；另有20kW采用HIT组件，配置9台5.0kW的国产单 相分布式逆变器（C型逆变器）；系统采用380V低压并网方式，160RW容量经过 汇流后采用单点并网接入科技园区低压母线。 由于光伏电站在接入设计吋，考虑了接入点的短路容量，同吋由于光