Virkningen av netttilkoblet solcelledrevet kraftproduksjon på strømkvalitet og løsninger

3. Påvirkningen av netttilkoblet solcellekraftproduksjon på strømkvaliteten til nettet

Fotovoltaisk kraftproduksjon som en ny energiproduksjon, belysning, temperatur og andre eksterne forhold som tilfeldighet, volatilitet og periodiske endringer er hovedfaktorene for hvordan fotovoltaisk kraftproduksjon påvirker nettet. Blant disse er DC-AC-inverteren en av hovedenhetene i netttilkoblede fotovoltaiske kraftproduksjonssystemer, og kvaliteten på den fotovoltaiske inverteren avgjør om strømkvaliteten til den fotovoltaiske kraftproduksjonen kan oppfylle kravene til netttilkoblede systemer til en viss grad. Når fotovoltaisk kraftproduksjon er koblet til nettet, vil det oppstå problemer som harmoniske svingninger, spenningsfluktuasjoner og flimring, DC-injeksjon og øyeffekt, noe som vil redusere strømkvaliteten til nettet og forårsake negative effekter på nettet. I alvorlige tilfeller vil det forstyrre sikker og stabil drift av strømforsyningssystemet og selve det fotovoltaiske kraftproduksjonsutstyret.

 

3.1 Harmonisk påvirkning

Fotovoltaisk kraftproduksjon går ut på å konvertere solenergi til likestrøm gjennom fotovoltaiske moduler, og deretter gjennom en netttilkoblet omformer for å konvertere likestrøm til vekselstrøm for å oppnå netttilkobling. I det fotovoltaiske kraftproduksjonssystemet er omformeren det viktigste utstyret for å produsere harmoniske. Det store antallet bruksområder for kraftelektroniske komponenter i netttilkoblede omformere har forbedret informasjonen og den intelligente prosesseringen i systemet, men det øker også et stort antall ikke-lineære belastninger, noe som forårsaker bølgeformforvrengning og bringer et stort antall harmoniske til systemet. Forsinkelsen i omformerens koblingshastighet vil også påvirke den generelle dynamiske ytelsen i kraftsystemet, noe som resulterer i et lite harmonisk område. Hvis været (bestråling, temperatur) endres mye, vil også svingningsområdet for harmoniske bli større. Selv om utgangsstrømharmoniske for en enkelt netttilkoblet omformer er liten, vil utgangsstrømharmoniske for flere netttilkoblede omformere bli lagt over hverandre etter at de er koblet parallelt, noe som resulterer i fenomenet at utgangsstrømharmoniske overstiger standarden. I tillegg er det enkelt å produsere parallell resonans ved parallellkobling av omformere, noe som fører til koblingsresonansfenomenet, noe som resulterer i utvidelse av spesifikk harmonisk strøm og problemet med for høyt harmonisk innhold i nettstrøm.

Med sikte på strømkvalitetsproblemet etter solcelletilgang, presenteres effektive metoder for å undertrykke harmoniske svingninger:

1) Med utgangspunkt i kilden for harmonisk generering, omformes den harmoniske kilden for å redusere harmonisk injeksjon.

2) Inneholder aktive eller passive filtre for å absorbere et spesifikt antall harmoniske strømmer.

3) Installer ekstra harmoniske kompensasjonsenheter.

 

3.2 Spenningsfluktuasjoner og flimring

I det tradisjonelle distribusjonsnettet vil endringer i aktiv effekt og reaktiv effekt over tid føre til svingninger i systemspenningen. For solcelledrevet kraftproduksjon er endringer i aktiv effekt i solcelledrevet kraftproduksjonssystem hovedfaktoren som forårsaker spenningssvingninger og flimring i tilgangspunktet. Høyeffektspunktet til solcellepaneler, kjernekomponentene i solcelledrevet kraftproduksjonssystem, er nært knyttet til strålingsintensitet, vær, årstid, temperatur og andre faktorer. Tilfeldige endringer i disse naturlige faktorene fører til at utgangseffekten endres kraftig, noe som resulterer i hyppige endringer i lasteffekten innenfor et visst område, noe som igjen fører til spenningssvingninger og flimring i lastenden til den netttilkoblede brukeren.

For tiden er løsningene på problemer med solenergispenningsfluktuasjoner og flimmer som følger:

1) Optimaliser kontrollstrategien til solcelledrevne nettkoblede omformere for å forbedre spenningsstabiliteten.

2) Øk kortslutningskapasiteten til transformatorbussen.

3) Når kapasiteten til det solcelledrevne kraftverket er bestemt, økes effektfaktoren for å øke den totale aktive effekten, og dermed redusere mengden av reaktiv effektendring og oppfylle grensekravene for spenningsfluktuasjoner.

 

3.3 Problem med likestrømsinnsprøytning

Et annet sentralt problem som må løses i netttilkoblede solcelleanlegg er likestrømsinnsprøytning. Likestrømsinnsprøytning påvirker strømkvaliteten til nettet, og har også negative effekter på annet utstyr i nettet. IEEESTd929-2000 og IEEESTd547-2000 fastsetter tydelig at likestrømskomponenten som injiseres i nettet av den netttilkoblede kraftproduksjonsenheten ikke kan overstige 0,5 % av enhetens nominelle strøm. Hovedårsakene til likestrømsinnsprøytning er:

Spredningen av selve den kraftelektroniske enheten og inkonsistensen og asymmetrien i drivkretsen; 2) Null avdrift og ikke-linearitet i måleinstrumenter i høyeffektskontroller; 3) Asymmetri i linjeimpedansen til hver koblingsenhet, påvirkning av parasittiske parametere og parasittiske elektromagnetiske felt, etc.

For tiden inkluderer de viktigste metodene for å undertrykke likestrømsinjeksjon: 1) deteksjonskompensasjonsmetode; 2) Optimalisering og design av omformerens netttilkoblede struktur; 3) Rett kondensatorseparasjon; 4) Virtuell kapasitansmetode; 5) Enhetsisolasjonstransformator.

 

3.4 Effekten av øyeffekten

Øyeffekten refererer til fenomenet der strømforsyningen til nettet avbrytes på grunn av menneskelige faktorer eller naturlige faktorer, men hvert netttilkoblede solcelleanlegg ikke klarer å oppdage strømbruddstilstanden i tide, slik at det solcellebaserte anlegget og den tilkoblede lasten fortsatt opererer uavhengig. Med den kontinuerlige utvidelsen av tilgangspenetrasjonsraten for netttilkoblet solcelleanlegg, øker sannsynligheten for øyeffekt gradvis. Dannelsen av øyeffekten har negative effekter på strømkvaliteten til hele distribusjonsnettet, hovedsakelig inkludert:

1) På stedet der øyeffekten oppstår, svinger spenningen og frekvensen kraftig, noe som reduserer strømkvaliteten. Spenningen og frekvensen i øya kontrolleres ikke av strømnettet. Dette kan forårsake skade på systemets elektriske utstyr og gjeninnkoblingsfeil, og kan også forårsake personlig sikkerhetsfare for vedlikeholdspersonellet i strømnettet.

2) I prosessen med å gjenopprette strømforsyningen vil det genereres innkoblingsstrøm på grunn av asynkronismen mellom spenningsfasene, noe som kan føre til at nettbølgeformen faller øyeblikkelig.

3) Etter øyeffekten i et solcelleanlegg, hvis den opprinnelige strømforsyningsmodusen er enfaset strømforsyningsmodus, er det mulig å forårsake problemet med trefaselastasymmetri i distribusjonsnettet, og dermed redusere den generelle kvaliteten på strømforbruket til andre brukere.

4) Når distribusjonsnettet går over til øymodus og kun er avhengig av det solcelledrevne kraftproduksjonssystemet for å levere strøm, kan det føre til spenningsinstabilitet og flimmerproblemer i brukerbelastningen hvis strømforsyningssystemets kapasitet er for liten eller det ikke er installert noen energilagringsenhet.

For virkningen av øyeffekten finnes det hovedsakelig følgende løsninger:

1) Optimaliser metoden for øydeteksjon i netttilkoblede solcelleanlegg, analyser påvirkningen av solcelleanlegg på størrelsen, retningen og fordelingen av feilstrøm i distribusjonsnettet, og forbedre valgteknologien for lastkutthastighet og øydeling under feilforhold.

2) Forbedre påliteligheten til teknologien for øydeteksjon, konfigurer rask og effektiv beskyttelsesfunksjon mot øyangrep, vurder øyas status nøyaktig under unormale omstendigheter og avbryt nettforbindelsen raskt og effektivt.