光伏系統(tǒng)安裝之后,用戶最關(guān)心就是發(fā)電量,因為它直接關(guān)系到用戶的投資回報。影響發(fā)電量的因素很多,組件、逆變、電纜的質(zhì)量、安裝朝向方位角、傾斜角度、灰塵、陰影遮擋、組件和逆變器配比系統(tǒng)方案、線路設(shè)計、施工、電網(wǎng)電壓等等各種因素都有可能。本系列文章將根據(jù)實際案例一一探討各種因素。本文主要討論電網(wǎng)電能質(zhì)量對系統(tǒng)的影響。
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電網(wǎng)的電能質(zhì)量包括:電壓偏差、電流偏差頻率偏差、電壓波動或者閃變,三相不平衡,暫時或者瞬態(tài)過電壓,波形畸變,電壓暫降等等。
1、電網(wǎng)電壓超范圍
電網(wǎng)的電壓和頻率不是恒定不變的,會隨著負載和潮流的變化而變化,而逆變器的輸出電壓跟隨電網(wǎng)電壓。但是在電網(wǎng)異常時,需要逆變器停止供電,國家能源局給出的標準。
7.7.1.2 交流輸出側(cè)過電壓/欠電壓保護
逆變器交流輸出端電壓超出電網(wǎng)允許電壓范圍時,允許逆變器斷開向電網(wǎng)供電,切斷時應發(fā)出警示信號。除大功率逆變器外對異常電壓的響應時間應滿足表1的要求。在電網(wǎng)電壓恢復到允許的電壓范圍時逆變器應能正常啟動運行。
注1:最大脫網(wǎng)時間是指從異常狀態(tài)發(fā)生到逆變器停止向電網(wǎng)供電的時間。
注2:對于具有低電壓穿越功能的逆變器,以低電壓穿越功能優(yōu)先。
表1
下面兩種情況電網(wǎng)電壓會偏高:一是靠近降壓變壓器的地方,為了保證離變壓器較遠的地方電壓正常,考慮到線路電壓損耗,一般都會將變壓器輸出電壓拉高;二是光伏發(fā)電用戶側(cè)消化不了,輸送到較遠的地方要提高電壓,造成逆變器輸出側(cè)電壓過高,引起逆變器保護關(guān)機。這時候有三種方法:一是加大輸出電纜線徑,因為電纜越粗,阻抗越低;二是移動逆變器靠近并網(wǎng)點,電纜越短,阻抗越低,三是手動調(diào)整逆變器電壓范圍,但不能調(diào)得太高,超過270V有可能損壞用戶其它用電設(shè)備。
2、電壓波動,閃變和諧波
光伏逆變器向電網(wǎng)輸送電能,電網(wǎng)質(zhì)量的好壞也會對逆變器產(chǎn)生影響。在一些機械加工廠,有行車、電焊機、龍門銑床等大功率設(shè)備,和一些電弧爐工廠,設(shè)備開啟和關(guān)斷之間,電能變化非常劇烈,電網(wǎng)來不及調(diào)整,電壓短時間在320-460V之間變化,同時伴隨大量的諧波,電網(wǎng)中存在的諧波和不平衡負序分量將導致光伏系統(tǒng)輸出有功功率波動,且電網(wǎng)電壓畸變率越高,光伏系統(tǒng)輸出有功功率越小;也會輸出電流畸變,且電網(wǎng)電壓畸變率越高,光伏系統(tǒng)輸出電流THD越大。
電力諧波分為電壓諧波和電流諧波,電壓諧波與基波的比值遠比電流諧波與基波的要小。影響電壓諧波的主要因素為負載瞬間出現(xiàn)的尖峰電流,因為供電線路存在電阻值,電流流過時產(chǎn)生電壓壓降,此電阻與負載串聯(lián),導致負載電壓波形有瞬間噪音波形出現(xiàn),形成諧波。電流諧波則由負荷的特性產(chǎn)生,所有的非線性負荷都能產(chǎn)生諧波電流。
光伏逆變器的MPPT功能,組件的輸入功率有多大,逆變器輸出功率就有多大。而逆變器輸出功率則是和電壓和電流有關(guān),當電網(wǎng)電壓劇烈波動時,逆變器調(diào)整能力有限,有可能造成光伏逆變器經(jīng)常重啟,嚴重的情況還有造成逆變器內(nèi)功率器件過壓炸機,電解電容過流爆開。
在電網(wǎng)質(zhì)量較差的地方安裝光伏系統(tǒng),需要實時監(jiān)控,還要增加電能質(zhì)量改正的設(shè)備,如有源濾波器APF,靜止無功發(fā)電器SVG等,并對這些設(shè)備和電網(wǎng)的參數(shù)進行實時監(jiān)控。
古瑞瓦特MAX60kW-80kW系列機型,全面切入對電網(wǎng)的檢測和收集以及調(diào)節(jié)電能質(zhì)量,除了測量常規(guī)的電壓,頻率外,參與電網(wǎng)調(diào)節(jié),功率因素無功補償,還可以收集電網(wǎng)電壓諧波、閃變等信息,并對這些信息做出預判或補償,實現(xiàn)電能質(zhì)量的優(yōu)化。