Effekten av nätansluten solcellsproduktion på elkvalitet och lösningar

3. Inverkan av nätansluten solcellsproduktion på nätets elkvalitet

Solcellsproduktion som en ny energiproduktion, belysning, temperatur och andra externa förhållanden som slumpmässighet, volatilitet och intermittenta förändringar är de viktigaste faktorerna för solcellsproduktionens inverkan på elnätet. Bland dessa är DC-AC-växelriktare en av de viktigaste enheterna i nätanslutna solcellsproduktionssystem, och kvaliteten på den solcellsbaserade växelriktaren avgör om elkvaliteten hos solcellsproduktionen kan uppfylla kraven för nätanslutna system i viss utsträckning. När solcellsproduktion ansluts till nätet uppstår problem som övertoner, spänningsfluktuationer och flimmer, DC-injektion och ö-effekt, vilket minskar elkvaliteten i nätet och orsakar negativa effekter på nätet. I allvarliga fall stör det den säkra och stabila driften av elförsörjningssystemet och den solcellsbaserade elproduktionsutrustningen i sig.

 

3.1 Harmonisk påverkan

Fotovoltaisk kraftproduktion går ut på att omvandla solenergi till likström genom fotovoltaiska moduler, och sedan genom en nätansluten växelriktare för att omvandla likström till växelström för att uppnå nätanslutning. I det fotovoltaiska kraftproduktionssystemet är växelriktaren den viktigaste utrustningen för att producera övertoner. Det stora antalet tillämpningar av kraftelektroniska komponenter i nätanslutna växelriktare har förbättrat informations- och intelligent bearbetning i systemet, men det ökar också ett stort antal ickelinjära belastningar, vilket orsakar vågformsförvrängning och ett stort antal övertoner i systemet. Fördröjningen av växelriktarens kopplingshastighet kommer också att påverka den totala dynamiska prestandan i kraftsystemet, vilket resulterar i ett litet intervall av övertoner. Om vädret (instrålning, temperatur) förändras kraftigt kommer även fluktuationerna i övertonerna att bli större. Även om utgångsströmsövertonerna för en enda nätansluten växelriktare är små, kommer utgångsströmsövertonerna för flera nätanslutna växelriktare att överlagras efter att de har kopplats parallellt, vilket resulterar i fenomenet att utgångsströmsövertonerna överstiger standarden. Dessutom är parallellkoppling av växelriktare lätt att producera parallell resonans, vilket leder till kopplingsresonansfenomenet, vilket resulterar i expansion av specifik harmonisk ström och problemet med för högt harmoniskt innehåll av nätansluten ström.

Med sikte på elkvalitetsproblemet efter solcellsåtkomst presenteras effektiva metoder för att undertrycka övertoner:

1) Med utgångspunkt från källan för generering av harmonisk störningar omformas den harmoniska källan för att minska injektionen av harmonisk störningar.

2) Använd aktiva eller passiva filter för att absorbera ett specifikt antal harmoniska strömmar.

3) Installera ytterligare harmoniska kompensatorer.

 

3.2 Spänningsfluktuationer och flimmer

I det traditionella distributionsnätet kommer förändringen av aktiv effekt och reaktiv effekt över tid att orsaka fluktuationer i systemspänningen. För solcellsproduktion är förändringen av aktiv effekt i solcellssystem den viktigaste faktorn som orsakar spänningsfluktuationer och flimmer vid accesspunkten. Den höga effektpunkten för solcellspaneler, kärnkomponenterna i solcellssystem, är nära relaterad till strålningsintensitet, väder, årstid, temperatur och andra faktorer, och de slumpmässiga förändringarna av dessa naturliga faktorer gör att uteffekten förändras kraftigt, vilket resulterar i frekventa förändringar i lasteffekten inom ett visst område, vilket resulterar i spänningsfluktuationer och flimmer vid laständen hos den nätanslutna användaren.

För närvarande är lösningarna på problemen med solenergispänningsfluktuationer och flimmer följande:

1) Optimera styrstrategin för solcellsnätanslutna växelriktare för att förbättra spänningsstabiliteten.

2) Öka transformatorstationens kortslutningskapacitet.

3) När solkraftverkets kapacitet har bestämts ökas dess effektfaktor för att öka den totala aktiva effekten, vilket minskar mängden förändring i reaktiv effekt och uppfyller gränskraven för spänningsfluktuationer.

 

3.3 Problem med likströmsinjektion

Ett annat viktigt problem som måste lösas i nätanslutna solcellssystem är likströmsinjektion. Likströmsinjektion påverkar nätets elkvalitet och medför även negativa effekter på annan utrustning i nätet. IEEESTd929-2000 och IEEESTd547-2000 anger tydligt att likströmskomponenten som injiceras i nätet av den nätanslutna kraftgeneratorn inte får överstiga 0,5 % av enhetens märkström. De främsta orsakerna till likströmsinjektion är:

Spridningen av själva den kraftelektroniska enheten och inkonsekvensen och asymmetrin i drivkretsen; 2) Nolldrift och olinjäritet hos mätanordningar i högeffektsregulatorn; 3) Asymmetri i linjeimpedansen för varje omkopplingsenhet, inverkan av parasitära parametrar och parasitära elektromagnetiska fält, etc.

För närvarande inkluderar de viktigaste metoderna för att undertrycka likströmsinjektion: 1) detektionskompensationsmetod; 2) optimering och design av växelriktarens nätanslutna struktur; 3) rak kondensatorseparation; 4) virtuell kapacitansmetod; 5) transformator för enhetsisolering.

 

3.4 Effekten av öeffekten

Öeffekten avser fenomenet att elförsörjningen i nätet avbryts på grund av mänskliga faktorer eller naturliga faktorer, men varje nätanslutet solcellssystem misslyckas med att upptäcka elnätsavbrott i tid, vilket gör att det solcellssystem och den anslutna lasten fortfarande fungerar oberoende av varandra. Med den kontinuerliga ökningen av tillgångspenetrationsgraden för nätansluten solcellsproduktion ökar sannolikheten för öeffekt gradvis. Bildandet av öeffekt har negativa effekter på elkvaliteten i hela distributionsnätet, främst inklusive:

1) På den plats där ö-effekten uppstår fluktuerar spänningen och frekvensen kraftigt, vilket minskar elkvaliteten, och spänningen och frekvensen i ön styrs inte av elnätet, vilket kan orsaka skador på systemets elektriska utrustning och återinkopplingsfel, och kan även orsaka personliga säkerhetsrisker för elnätets underhållspersonal.

2) Under återställningen av strömförsörjningen genereras inkopplingsström på grund av asynkronismen mellan spänningsfaserna, vilket kan orsaka att nätets vågform sjunker omedelbart.

3) Efter ö-effekten i ett solcellssystem, om det ursprungliga strömförsörjningsläget är enfas, är det möjligt att orsaka problem med trefasbelastningsasymmetri i distributionsnätet, vilket minskar den totala kvaliteten på elförbrukningen för andra användare.

4) När distributionsnätet växlar till ö-läge och endast förlitar sig på det solcellsbaserade kraftsystemet för att leverera elektricitet, kan det orsaka spänningsinstabilitet och flimmerproblem i användarbelastningen om strömförsörjningssystemets kapacitet är för liten eller ingen energilagringsenhet är installerad.

För att hantera öeffekten finns det huvudsakligen följande lösningar:

1) Optimera metoden för ö-detektering i nätanslutna solcellssystem, analysera inverkan av solcellsproduktion på storleken, riktningen och fördelningen av felströmmen i distributionsnätet, och förbättra urvalstekniken för lastskärningshastighet och ö-delning under felförhållanden.

2) Förbättra tillförlitligheten hos tekniken för ödetektering, konfigurera snabb och effektiv ö-skyddsfunktion, bedöm noggrant öns status under onormala omständigheter och avbryt nätanslutningen snabbt och effektivt.