Áhrif sólarorkuframleiðslu tengdrar raforkukerfis á gæði raforku og lausnir

3. Áhrif sólarorkuframleiðslu tengdrar raforkukerfis á gæði raforkukerfisins

Sólarorkuframleiðsla sem ný orkuframleiðsla, lýsing, hitastig og aðrar ytri aðstæður eins og handahófskenndar, sveiflur og tímabundnar breytingar eru helstu þættir sem hafa áhrif á sólarorkuframleiðslu á raforkukerfið. Meðal þeirra er DC-AC inverter einn helsti búnaður sólarorkuframleiðslukerfa sem tengjast raforkukerfinu, og gæði sólarorkuinvertersins ákvarðar hvort gæði orkuframleiðslunnar uppfylli kröfur tengdrar raforkukerfis að vissu marki. Þegar sólarorkuframleiðsla er tengd raforkukerfinu geta komið upp vandamál eins og yfirtónar, spennusveiflur og blikk, DC innspýting og eyjaáhrif, sem munu draga úr orkugæðum raforkukerfisins og valda skaðlegum áhrifum á raforkukerfið. Í alvarlegum tilfellum mun það raska öruggum og stöðugum rekstri raforkukerfisins og sólarorkuframleiðslubúnaðarins sjálfs.

 

3.1 Harmonísk áhrif

Sólarorkuframleiðsla felst í því að umbreyta sólarorku í jafnstraum með sólarorkueiningum og síðan í gegnum invertera tengda við netið til að breyta jafnstraumi í riðstraum til að ná tengingu við netið. Í sólarorkuframleiðslukerfi er inverterinn aðalbúnaðurinn til að framleiða sveiflur. Fjöldi notkunar rafeindabúnaðar í inverterum tengdum við netið hefur bætt upplýsingaöflun og snjalla vinnslu kerfisins, en það eykur einnig fjölda ólínulegra álags, sem veldur bylgjuformsröskun og færir mikinn fjölda sveiflna í kerfið. Seinkun á rofahraða invertersins mun einnig hafa áhrif á heildarafköst aflgjafakerfisins, sem leiðir til lítils úrvals sveiflna. Ef veðurfar (geislun, hitastig) breytist mikið mun sveiflusvið sveiflna einnig aukast. Þó að útgangsstraumssveiflur eins inverters tengds við netið séu litlar, munu útgangsstraumssveiflur margra invertera tengdra við netið leggjast ofan á eftir að þeir eru tengdir samsíða, sem leiðir til þess að útgangsstraumssveiflur fara yfir staðalinn. Að auki er auðvelt að mynda samsíða ómun með samsíða tengingu invertera, sem leiðir til tengingarómunar, sem leiðir til stækkunar á sértækum harmonískum straumi og vandamála með of miklu harmonísku innihaldi í straumi tengdum við raforkukerfið.

Með hliðsjón af vandamálinu með gæði raforku eftir aðgang að sólarorku eru kynntar árangursríkar aðferðir til að bæla niður sveiflur:

1) Byrjað er á upptökum harmonískrar myndunar og harmoníska uppsprettan umbreytt til að draga úr harmonískum innspýtingu.

2) Búið til virka eða óvirka síu til að gleypa ákveðinn fjölda harmonískra strauma.

3) Setjið upp viðbótarbúnað til að jafna yfirtóna.

 

3.2 Spennusveiflur og blikk

Í hefðbundnu dreifikerfi valda breytingar á virku afli og launafli með tímanum spennusveiflum í kerfinu. Fyrir sólarorkuframleiðslu eru breytingar á virku afli sólarorkuframleiðslukerfisins aðalþátturinn sem veldur spennusveiflum og flökti á aðgangspunkti. Mikilvægur þáttur sólarsella, kjarnaþátta sólarorkuframleiðslukerfisins, er nátengdur geislunarstyrk, veðri, árstíð, hitastigi og öðrum þáttum, og handahófskenndar breytingar á þessum náttúrulegu þáttum valda miklum breytingum á úttaksafli, sem leiðir til tíðra breytinga á álagsafli innan ákveðins bils, sem leiðir til spennusveiflna og flökts hjá álagsenda notandans sem er tengdur við raforkukerfið.

Eins og er eru lausnirnar á spennusveiflum og flökti í ljósorku eftirfarandi:

1) Hámarka stjórnunaraðferð invertera sem tengjast sólarorkukerfinu til að bæta spennustöðugleika.

2) Auka skammhlaupsgetu spennistöðvarbussins.

3) Þegar afköst sólarorkuversins eru ákvörðuð er aflstuðullinn aukinn til að auka heildarvirka aflið, sem dregur úr breytingum á hvarfgjörnu afli og uppfyllir kröfur um spennusveiflur.

 

3.3 Vandamál með jafnstraumsinnspýtingu

Annað lykilvandamál sem þarf að leysa í sólarorkukerfum tengdum raforkukerfum er jafnstraumsinnspýting. Jafnstraumsinnspýting hefur áhrif á gæði raforkukerfisins og hefur einnig skaðleg áhrif á annan búnað í raforkukerfunum. Í IEEESTd929-2000 og IEEESTd547-2000 er skýrt kveðið á um að jafnstraumsþátturinn sem raforkuframleiðandi búnaður tengdur raforkukerfum sprautar inn í raforkukerfið geti ekki farið yfir 0,5% af málstraumi tækisins. Helstu ástæður fyrir jafnstraumsinnspýtingu eru:

Dreifing rafeindabúnaðarins sjálfs og ósamræmi og ósamhverfa drifrásarinnar; 2) Núlldrift og ólínuleiki mælitækja í háaflsstýringu; 3) Ósamhverfa línuviðnáms hvers rofabúnaðar, áhrif sníkjudýrabreyta og sníkjudýra rafsegulsviða o.s.frv.

Helstu aðferðirnar til að bæla niður jafnstraumsinnspýtingu eru nú meðal annars: 1) aðferð til að bæta upp spennu; 2) að hámarka og hanna uppbyggingu invertersins sem tengist raforkukerfinu; 3) Bein aðskilnaður þétta; 4) Aðferð til að sjá sýndarrýmd; 5) Einangrunarspennibúnaður.

 

3.4 Áhrif eyjaáhrifa

Eyjaráhrif vísa til þess fyrirbæris að rafmagnsveita kerfisins rofnar vegna manna eða náttúrulegra þátta, en hvert sólarorkuframleiðslukerfi tengt við raforkukerfið greinir ekki rafmagnsleysi í tæka tíð, þannig að sólarorkuframleiðslukerfið og tengd álag starfa enn sjálfstætt. Með sífelldri aukningu á aðgangshraða sólarorkuframleiðslu tengdrar raforkukerfis eykst líkurnar á eyjaráhrifum smám saman. Myndun eyjaráhrifa hefur neikvæð áhrif á gæði rafmagnsins í öllu dreifikerfinu, aðallega þar á meðal:

1) Á þeim stað þar sem eyjaáhrif eiga sér stað sveiflast spenna og tíðni mjög mikið, sem dregur úr gæðum raforkunnar, og spennan og tíðnin í eyjunni eru ekki stjórnað af raforkukerfinu, sem getur valdið skemmdum á rafbúnaði kerfisins og endurlokunarbilunum, og getur einnig valdið persónulegri hættu fyrir starfsfólk sem annast viðhald raforkukerfisins.

2) Við endurheimt spennugjafans mun spennustraumur myndast vegna ósamstillingar milli spennufasa, sem getur valdið því að bylgjuform raforkukerfisins lækkar samstundis.

3) Eftir eyjaráhrif sólarorkuframleiðslukerfis, ef upprunalega aflgjafastillingin er einfasa aflgjafastilling, er mögulegt að valda vandamálum með þriggja fasa álagsójafnvægi í dreifikerfinu og þá lækka heildargæði rafmagnsnotkunar annarra notenda.

4) Þegar dreifikerfið skiptir yfir í eyjarham og treystir eingöngu á sólarorkuframleiðslukerfið til að útvega rafmagn, ef afkastageta aflgjafakerfisins er of lítil eða enginn orkugeymslubúnaður er uppsettur, getur það valdið spennustöðugleika og flöktvandamálum í notendaálagi.

Hvað varðar áhrif eyjaáhrifa eru aðallega eftirfarandi lausnir:

1) Hámarka aðferð til að greina eyjar í sólarorkuframleiðslukerfum tengdum raforkukerfi, greina áhrif sólarorkuframleiðslu á stærð, stefnu og dreifingu bilunarstraums í dreifikerfinu og bæta valtækni á álagshraða og eyjaskiptingu við bilunaraðstæður.

2) Bæta áreiðanleika eyjaskynjunartækni, stilla upp hraða og skilvirka eyjavarnarvirkni, meta nákvæmlega stöðu eyja við óeðlilegar aðstæður og rjúfa raforkutenginguna fljótt og skilvirkt.