分布式光伏并网系统电压越限风险及谐波影响

在“源-网-荷-储一体化”协同发展背景下,随着电力电子技术的发展,光伏并网引发的电压波动、谐波畸变等问题进一步显现,因此明确分布式光伏并网系统内电能质量问题产生的机理,对保持配电系统的经济稳定运行至关重要。研究了光伏并网系统多种典型电能质量问题的发生机理,介绍了典型的光伏并网系统的结构特点和运行原理;根据原理分析了光伏并网对电压偏差和功率因数的影响;通过分析原理及仿真数据对比介绍了分布式光伏引起的谐振风险以及谐波畸变情况。根据低压光伏台区实测数据以及仿真算例,分析了分布式光伏并网对电压偏差、电压波动、谐波电压等电能质量指标的影响,结果表明,光伏并网会引起电压波动、谐振、谐波等电能质量问题,因此在推进光伏并网的同时,既要考虑电能质量制约因素,又要考虑大规模光伏并网带来的消纳问题。     

光伏并网系统MPPT算法对电能质量的影响分析

最大功率点跟踪技术(MPPT)作为光伏并网系统的重要控制策略,是保持系统快速动态响应和提高配电网电能质量的关键。文章首先分析了几种常见的MPPT算法,针对局部优化的问题,提出了1种改进粒子群算法。算法通过自适应地限制每个粒子的速度,确保个体最优解可以根据当前时刻的全局最优解进行排序、更新,进而提高跟踪速度和精度。最后根据3种算法的输出功率、并网点电压、电流谐波含量等参数,定量分析了算法对电能质量的影响。仿真结果表明:改进粒子群算法的跟踪速度最快,输出谐波含量最少,算法不仅充分发挥了光伏发电的优势,还有效提高了配电网的电能质量。     

基于光伏并网点实测数据的谐波评估

本文通过对某变电站10kV系统光伏并网点电能质量的实时监测,分析了光伏逆变器输出功率与特征谐波的变化规律,并以此建立了基于DIGSILENT的光伏接入系统谐波分析仿真模型。进而得出光伏电源不同出力条件下,全站谐波分布情况,给出了该变电站未来谐波分布规律的评估结果。仿真分析结果可用于后续的电能质量监测布点以及谐波治理工作。     

多接入点分布式光伏发电系统与配电网交互影响研究

针对分布式光伏发电的谐波源特性和功率波动性,对分布式光伏接入对配电网谐波、电压波动和闪变的影响进行了分析,并分析了背景电能质量问题对光伏并网点电能质量的影响。同时在DIg SILENT/Power Factory仿真平台上搭建了国际大电网会议(CIGRE)认为适合进行分布式发电接入配电网特性研究的典型配电网络结构,并根据IEC 61400-4-15标准在该平台上搭建了IEC电压闪变仪,对含多接入点分布式光伏发电的配电网的谐波传输和放大特性、电压波动和闪变的影响和评估进行了仿真分析。仿真结果表明,含多接入点分布式光伏的配电网中谐波传输和放大特性非常复杂;配电网各母线节点的电压波动和闪变值的大小与该母线节点的短路容量和功率波动密切相关。     

一种带储能功能的新型光伏并网逆变器研究

为了减少光伏发电功率的波动,并进一步降低并网电流的谐波含量,提出了一种带储能功能的新型光伏并网逆变器,通过对光伏发电电能进行储存和释放,改善了光伏发电并网输出功率的波动问题。针对提出的逆变器拓扑结构,建立了相应的输出电压数学模型,并提出了一种新型调制算法达到了改善输出电压谐波特性的效果。实验结果表明,提出的并网逆变器工作正常,调制策略和控制算法有效可行,可实现对能量的存储和释放。     

新能源发电并网对电网电能质量的影响研究

阐述了由于新能源并网发电系统出力的间歇性和不确定性等特点,接入电网后将对电网电能质量造成不利影响。利用风电场和光伏发电站的实测电能质量数据,从馈线稳态电压偏差、电压波动和闪变、频率质量以及谐波等方面,系统地分析了新能源发电站对电网电能质量可能产生的影响;结合仿真实例分析了不同穿透比例时新能源发电功率波动引起的电网频率波动,以及电网不对称故障使新能源发电机组产生的附加谐波电流。指出亟需建立新能源并网发电系统量测平台和综合评价体系。     

基于分层控制的光储发电系统电能质量提升方法北大核心

分布式光伏发电系统是可再生能源的有效组织方式,随着分布式光伏渗透率的不断提高,给电网供电品质带来了挑战。针对分布式光伏直流侧输出功率波动、交流侧谐波电能质量的问题,提出光储联合发电系统加以应对。通过在直流侧加设一体化的混合储能系统,平抑光伏输出的波动性;利用基于自适应滤波算法的负荷谐波检测算法,以及分布式光伏电能质量主动治理控制方法,有效降低交流侧的谐波水平。提出了基于分层控制的光储联合发电系统控制方案,功率调度层管理光伏、电池和超级电容的功率潮流,变流器本地控制层控制各变流器精确跟踪指令功率,可以提升光储联合发电系统的可调度性和电网友好性。利用PSCAD/EMTDC的仿真结果验证了所提控制算法的可行性和有效性。     

沼气发电场电能质量测试分析与研究

沼气发电作为分布式新能源发电的一种形式,其大规模接入电网后的影响鲜有研究。通过对沼气发电场电能质量数据实测对比,发现沼气发电机并网前后被测点的电能指标出现了显著的变化。进一步分析表明沼气发电带来的电能质量问题主要表现为奇次谐波电流较大、电压波动和闪变越限,不存在高次谐波问题;奇次谐波电流以3次谐波为主,这和采用三相四线制接线有关;沼气发电机组在并网点引起的电压波动闪变值得关注。     

基于分层控制的光储发电系统电能质量提升方法

分布式光伏发电系统是可再生能源的有效组织方式,随着分布式光伏渗透率的不断提高,给电网供电品质带来了挑战。针对分布式光伏直流侧输出功率波动、交流侧谐波电能质量的问题,提出光储联合发电系统加以应对。通过在直流侧加设一体化的混合储能系统,平抑光伏输出的波动性;利用基于自适应滤波算法的负荷谐波检测算法,以及分布式光伏电能质量主动治理控制方法,有效降低交流侧的谐波水平。提出了基于分层控制的光储联合发电系统控制方案,功率调度层管理光伏、电池和超级电容的功率潮流,变流器本地控制层控制各变流器精确跟踪指令功率,可以提升光储联合发电系统的可调度性和电网友好性。利用PSCAD/EMTDC的仿真结果验证了所提控制算法的可行性和有效性。     

间歇式电源并网环境下电能质量问题研究

大规模间歇式电源并网、大规模储能应用以及电动汽车的大量使用,对电网电能质量问题产生很大影响。在分析国内外研究背景、发展趋势的基础上,在如下方面做了总结:光伏发电并网产生的谐波、直流注入等电能质量问题及其抑制方法;风电并网产生的谐波、电压波动与闪变、频率波动、电压偏差等电能质量问题及其抑制方法;储能系统在电能质量治理中所起的作用;大量电动汽车并入电网对电网产生的电能质量问题、抑制及其控制方法。最后,结合我国电网发展趋势,给出了大规模间歇式电源并网环境下电能质量的治理建议。     

基于双层BP神经网络的光伏电站输出功率预测

光伏电站输出功率对电网调度有很大影响,但受到太阳辐射强度和气象因素的影响,光伏电站输出功率具有随机性和不可控性。为合理利用光伏发电系统,建立一种基于气象预测信息以及BP神经网络的光伏电站输出功率预测模型。通过相关性分析确定影响光伏出力的影响因子,结合历史数据和气象因素进行模型训练和功率预测。文中主要提出一种新的预测模型-双层BP神经网络模型,通过对某光伏电站预测结果与实测值对比,结果表明该方法能有效提高光伏电站输出功率预测精度,对发电计划的制定有较好的参考价值和实用价值。     

打捆并网方式下光伏电站无功补偿及谐波问题

基于甘肃河西地区多个区域性光伏电站并网工程设计及并网工作实践,提出了一种经济合理、可操作性好的打捆并网方案。通过电力系统分析综合程序(power system analysis software package,PSASP)仿真研究了该方案下各光伏电站的暂态特性、无功补偿配置、并网点注入谐波抑制等关键问题,形成了一套光伏电站打捆并网的新接入模式,对类似项目具有工程应用参考价值。     

光伏出力随机性分量的提取和统计特性分析

准确刻画光伏出力的随机特性对分析光伏电站并网的影响具有重要的作用。然而受日地运动和大尺度天气过程影响,光伏出力整体上却表现出日周期性和年周期性而并非一个单纯的随机序列,因此从光伏出力序列中区分规律性与随机性特征并正确提取出其随机性分量显得尤为重要。根据不同物理因素的影响,基于太阳辐射模型和最小二乘原理,提出了一种光伏出力随机性分量的提取方法。基于该提取方法,利用甘肃及德国的光伏实测数据对所提随机性分量进行了详细的统计特性分析。     

基于时空特性的光伏电站输出功率特性分析

针对光伏电站分布特性,首先对新疆光资源特性进行分析,再对光伏电站输出功率特性进行分析,最后对比分析新疆各地区光伏电站输出功率特性。从时空特性的角度得出光伏电站输出功率特性规律,可以有效提高清洁能源的消纳能力,对光伏电站接入后电网调度运行具有重要的指导意义。     

基于光伏逆变器的快速功率控制系统研究及应用

为使新能源功率输出能快速响应系统有功功率和无功功率平衡需求,文中提出光伏电站毫秒级功率控制的系统性方案。首先,基于光伏逆变器的功率快速交换能力,在光伏电站并网点直采电压、电流,实时监测并网点频率和电压变化,根据一次调频参数计算光伏电站有功出力。在此基础上,通过高速环网通信链路群控光伏逆变器进行有功出力,使得光伏电站具备一次调频能力。在无功功率控制方面,文中通过智能多状态序列判别算法实时计算光伏电站并网点对电力系统的阻抗,根据并网点电压波动实时群控光伏逆变器进行无功出力,使得光伏电站具备动态无功响应能力,从而完成光伏电站功率的快速控制。目前该系统已经在淮安金湖光伏电站中试点运行,现场试验数据说明应用文中提出的控制系统可实现一次调频响应时间小于0.15 s,动态无功响应时间小于30 ms的指标,验证了控制系统的有效性和可行性。     

我国太阳能发电开发及消纳相关问题研究

介绍了我国太阳能发电开发规划、布局特点及存在的问题;基于建立的光伏发电出力特性指标,分析了大规模光伏发电并网对电力系统规划提出的新要求;提出了太阳能发电消纳研究方法,根据“十二·五”期间西北地区太阳能发电规划目标,分析了西北电网太阳能消纳能力,2015年,西北地区太阳能发电装机规模为1 320万kW,电网调峰能力不能满足光伏、风电等新能源消纳需求,需要跨区平衡消纳。     

超高海拔光伏电站低电压穿越测试系统设计关键技术

西北高海拔地区太阳能资源丰富,大规模光伏电站并网影响西北电网安全稳定,低电压穿越能力是光伏电站可靠接入西北电网的重要指标。海拔超过4 000m的超高海拔地区开展光伏发电系统低电压穿越能力测试需要解决测试装备的频繁操作过电压与高原电气设备绝缘配合等问题,防止出现绝缘放电事故。测试系统的绝缘放电问题既取决于投切电抗器产生的高频过电压,也与狭小空间内设备布置结构优化设计相关。首先结合光伏发电低电压穿越试验系统,提出了超高海拔地区光伏电站低电压穿越测试装备设计方法,并针对影响瞬态过电压的因素进行了理论分析,提出了抑制试验过程中过电压的有效措施。通过有限元分析方法对车载空间内部的电场强度进行校核,保障超高海拔环境下车载狭小空间结构设计不出现绝缘放电风险点,保障了设备的电气绝缘安全。设计方案成功应用于海拔超过4 000m地区的低电压穿越测试系统,并开展多个电站低电压穿越测试。     

大规模光伏电站集中并网对电网的影响分析及对策

随着国家鼓励光伏发展政策的出台,新一轮光伏电站大规模建设已铺开。光伏电站类型复杂,其带来的控制、送出和消纳问题,对电网运行和稳定特性影响深刻,对电网安全带来了巨大挑战。针对大规模光伏电站并网发电后对电网运行的影响和分布式光伏发电对配网的影响,从大规模光伏电力的消纳与送出、运行与控制、电网调峰、安全稳定、电能质量和配电网电压控制、抗扰动能力等方面的因素进行了综合分析,提出了建立新能源技术支持系统平台和提高光伏集中接入地区电力外送及消纳能力等应对的措施。     

光伏电站输出功率影响因素分析

光伏发电系统的发电量取决于太阳辐照强度和温度等因素,其输出功率的变化具有间歇性和不可控性,大规模的光伏并网应用将对大电网的稳定运行造成冲击。光储联合应用将有助于降低光伏电源的负面影响,为了协调配置光伏系统与储能系统,需要深入了解光伏发电系统的输出特性。首先分析了大规模光伏发电系统并网应用对电网带来的影响,进而介绍了光伏发电原理和影响光伏组件输出的因素;然后依托某100 kWp光伏电站的实际历史运行数据,基于统计学方法,从气象因素如日类型、太阳辐射强度和温度等影响光伏出力的角度,对光伏发电系统的输出特性作了定性、定量的分析,从而归纳了光伏输出特性,最后据此提出了光伏电站输出功率的评价指标。