0引言

隨著清潔能源技術的持續(xù)進步，光伏發(fā)電作為一種關鍵的可再生能源，正逐步成為電力系統(tǒng)不可或缺的組成部分。然而，將并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)與傳統(tǒng)電網(wǎng)相連接，可能會對電網(wǎng)的電能質量造成一定影響，包括但不限于電壓波動、頻率偏差以及諧波干擾等問題。本文旨在深入探討并分析并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)對電網(wǎng)電能質量的影響，并尋求有效的改進措施，以期提升電網(wǎng)電能質量，確保清潔能源的穩(wěn)定并網(wǎng)。

1并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)介紹

并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)利用光伏效應，將太陽輻射能轉換為電能。在實際應用過程中，通過有效控制光伏電池的電流與電壓，能夠確保電能的穩(wěn)定輸出，從而向電力系統(tǒng)提供清潔能源。

并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)主要由太陽能電池陣列、電壓及充電控制系統(tǒng)、蓄電池、并網(wǎng)逆變器、計量與切換控制裝置以及220V電網(wǎng)構成。太陽能電池陣列的作用是將太陽輻射能轉化為電能，而電壓及充電控制系統(tǒng)則確保電池組的充電狀態(tài)穩(wěn)定。蓄電池在系統(tǒng)中扮演充放電的角色，儲存過剩的電能以備不時之需。并網(wǎng)逆變器負責將直流電能轉換為交流電能，實現(xiàn)系統(tǒng)與220V電網(wǎng)的連接，為家庭用電提供清潔能源。計量與切換控制裝置監(jiān)測系統(tǒng)運行狀態(tài)，并在必要時切換電源，確保系統(tǒng)的可靠性和安全性。整個系統(tǒng)構成一個完整的并網(wǎng)光伏發(fā)電網(wǎng)絡，能夠為家庭提供穩(wěn)定的220V交流電源。

2并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)與電網(wǎng)電能質量的關系

光伏發(fā)電系統(tǒng)與電網(wǎng)電能質量緊密相關，主要體現(xiàn)在直流注入和逆變器運行上。太陽能電池將太陽輻射轉換為直流電注入電網(wǎng)，此過程可能影響電網(wǎng)電壓穩(wěn)定性且天氣和系統(tǒng)容量變化也會隨著直流電注入影響電網(wǎng)穩(wěn)定。逆逆變器將直流電轉換為交流電，是光伏系統(tǒng)與電網(wǎng)連接的重要環(huán)節(jié)。其運行可能產(chǎn)生諧波和電壓波動，這些因素會直接影響電網(wǎng)的穩(wěn)定性和性能。

3影響并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)電能質量的因素分析

3.1天氣條件

氣候條件對并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的效能具有顯著影響。太陽輻射的強度及其持續(xù)時間直接作用于光伏電池陣列的發(fā)電效率。在日照充足的情況下，光伏系統(tǒng)能夠產(chǎn)生較多的電能；反之，在日照不足的情況下，發(fā)電效率會降低，進而導致系統(tǒng)整體性能的下降。

溫度作為天氣狀況的關鍵因素之一，其上升會導致光伏電池的運行效率降低，進而減少電力產(chǎn)出。此現(xiàn)象源于太陽能電池的發(fā)電效率與溫度之間存在負相關性。因此，在高溫環(huán)境下，系統(tǒng)的發(fā)電效能亦會遭遇一定程度的限制。

電網(wǎng)電能質量可能因異常天氣變化而波動。極端天氣如風暴和暴雨會影響電網(wǎng)，進而干擾光伏發(fā)電系統(tǒng)的運行。這些天氣突變會引起系統(tǒng)功率波動，對電網(wǎng)電能質量產(chǎn)生瞬時影響。

3.2光伏發(fā)電系統(tǒng)容量

光伏發(fā)電系統(tǒng)的容量影響其發(fā)電效率和產(chǎn)量，而光伏發(fā)電系統(tǒng)的容量大小與光照充足的發(fā)電功率直接相關。系統(tǒng)容量越大，發(fā)電功率越高，需要的光伏電池數(shù)量也越多，從而提升整體效率。例如，在相同光照下，100kW系統(tǒng)比50kW系統(tǒng)的發(fā)電功率高。系統(tǒng)容量的合理選擇對連接電網(wǎng)和功率穩(wěn)定性至關重要。容量不足會限制發(fā)電潛力，而容量過大可能導致電網(wǎng)無法吸收所有電能，引起功率波動。因此，選擇容量時需考慮系統(tǒng)需求和電網(wǎng)能力。

3.3電網(wǎng)結構

電網(wǎng)結構對并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的運行至關重要，其可靠性與穩(wěn)定性直接影響系統(tǒng)的并網(wǎng)運行和電能質量。不同結構的電網(wǎng)在穩(wěn)定性上存在差異，影響發(fā)電系統(tǒng)的接入和電能質量。如，微電網(wǎng)結構更適合接入光伏發(fā)電系統(tǒng)，提供更高的接納能力。電網(wǎng)的靈活性和智能化程度對光伏系統(tǒng)有顯著影響。采用智能感知和響應技術智能化電網(wǎng)結構能快速、精準地響應光伏系統(tǒng)變化，通過智能調度和控制提高電能質量，減少對電網(wǎng)的沖擊。

3.4并網(wǎng)控制策略

并網(wǎng)控制策略是光伏系統(tǒng)與電網(wǎng)協(xié)同工作的核心，它決定了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和電能質量。合理的并網(wǎng)控制策略能減少光伏系統(tǒng)對電網(wǎng)的沖擊，提升電能質量。通過有效的功率調節(jié)和響應機制，可以降低電能質量波動和電網(wǎng)頻率變化，采用先進的功率調節(jié)算法和電能儲存技術，可以在短時間內處理光伏功率波動，維持電網(wǎng)穩(wěn)定。并網(wǎng)控制策略的選擇對光伏系統(tǒng)與電網(wǎng)之間的功率匹配有重要影響，合理的控制策略能實現(xiàn)光伏系統(tǒng)輸出功率與電網(wǎng)負荷需求的動態(tài)匹配，提高能源利用率，減輕電網(wǎng)調度壓力。智能化的功率點追蹤技術和實時功率調整策略能更精準地控制光伏系統(tǒng)輸出功率，適應電網(wǎng)負荷變化。

4并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)電能質量的改進方法

4.1光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)控制技術的優(yōu)化

優(yōu)化光伏發(fā)電系統(tǒng)的并網(wǎng)控制技術對提升電能質量至關重要。采用模型預測控制等高級電流控制算法可以減少電網(wǎng)諧波注入和電流畸變。MPC算法通過精確建模系統(tǒng)動態(tài)特性，預測電流波形并實時調整逆變器輸出，以降低電流諧波。同時，引入無感知電壓調整的控制方法可以精準調節(jié)電網(wǎng)電壓，通過實時監(jiān)測和調整逆變器輸出，與電網(wǎng)電壓同步，從而降低電壓波動并提高系統(tǒng)與電網(wǎng)的匹配度。

4.2?電能質量補償裝置的應用

電能質量補償裝置在提升并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的電能質量中起著至關重要的作用。智能集成式諧波抑制電力電容補償裝置通過提高功率因數(shù)和降低諧波含量來改善電能質量。該裝置通過串聯(lián)不同電抗器來適應電氣環(huán)境，分別適用于不同頻率的諧波抑制。它還配備了功率因數(shù)自動補償控制器，通過RS-485接口與外部設備通信，實時監(jiān)測和優(yōu)化電能質量。此外，裝置采用晶閘管動態(tài)投切開關，具備多種保護功能，確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

4.3?高效逆變器設計與改進

為提升光伏發(fā)電系統(tǒng)的電能質量，逆變器的設計和改進至關重要。創(chuàng)新的光伏并網(wǎng)逆變器通過優(yōu)化電路結構和智能控制模塊，有效抑制共模電流，提高電能質量。電路設計中，開關管、電容和電阻的精確配置以及續(xù)流回路的引入，確保了共模電壓的穩(wěn)定和共模漏電流的降低，增強了系統(tǒng)安全?？刂颇K方面，DSP模塊與逆變電路的緊密配合，通過精確控制算法提升系統(tǒng)穩(wěn)定性和響應速度。驅動電路的加入，如使用TLP250芯片，進一步增強了系統(tǒng)的可靠性和抗干擾能力。此外，逆變器還配備了多種檢測電路，實時監(jiān)測電壓、電流和功率因數(shù)等參數(shù)，以適應電力系統(tǒng)的變化。

5安科瑞產(chǎn)品選型

6結論

并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)，作為清潔能源，向電網(wǎng)提供可再生能源，同時帶來電能質量挑戰(zhàn)。文章提出優(yōu)化并網(wǎng)控制技術、應用電能質量補償裝置、設計高效逆變器等。這些方法能提升系統(tǒng)電能質量，優(yōu)化電力系統(tǒng)性能，減少對電網(wǎng)的負面影響，增強電力系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性和可持續(xù)性。

參考文獻

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[3]安科瑞用戶變電站綜合自動化與運維解決方案.2021.11月版

審核編輯 黃宇