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居民太阳能光伏发电并网引起的问题研究

来源:SCI期刊网 分类:电子论文 时间:2021-12-15 10:33 热度:

摘 要:摘 要:居民太阳能光伏发电有其特殊性,有必要研究其并网对电网产生的影响。通过对居民太阳能光伏发电并网设备及其结构的介绍,分析了居民太阳能光伏发电并网可能带来的管理、电能计

  摘 要:居民太阳能光伏发电有其特殊性,有必要研究其并网对电网产生的影响。通过对居民太阳能光伏发电并网设备及其结构的介绍,分析了居民太阳能光伏发电并网可能带来的管理、电能计量等方面的问题,并相应提出了解决问题的办法和建议。

居民太阳能光伏发电并网引起的问题研究

  关键词:太阳能;光伏发电;并网系统

  随着“节能减排”概念的日益盛行,以太阳能为代表的绿色能源正越来越受到重视。由于太阳能光伏发电行业的技术门槛相对不高,光伏产业成为了当前充满活力和朝气的新兴产业,并在政府的支持下迅猛发展。光伏产业的日益发展,势必带来太阳能光伏发电并网问题,特别是居民太阳能光伏发电并网问题。居民太阳能光伏发电使居民不仅只是用户,还可能是电能提供者,应该如何处理居民发出的电能、居民发出的电能并网等一系列问题不得不引起电力企业深思。

  1居民太阳能光伏发电并网系统

  单户居民屋顶太阳能光伏发电一般都采用单相并网系统,其结构示意图如图l所示。屋顶太阳能光伏发电并网系统由屋顶太阳能电池阵列、接线箱、并网逆变器、主配电箱、电能计量表和电网组成。逆变器输入接太阳能电池阵列,输出通过主配电箱分成两路,一路接本地自用负荷,一路经电能表接电网。当太阳能电池发电量大于本地负荷量时,多余的电能流向电网,这称为有回潮并网发电;当太阳能电池发电量小于本地负荷量时,不足的电能将由电网供给,这称为无回潮并网发电。如果是大厦太阳能幕墙或屋顶太阳能光伏发电并网系统,因太阳能电池阵列庞大,发电功率也比单户居民的太阳能光伏发电并网系统大很多,一般采用三相并网系统,并且配有蓄电池组。

  2 居民太阳能光伏发电并网引起的管理问题

  2.1输出功率不稳定问题

  太阳能光伏发电装置除设备故障因素以外,其输出功率随日照、天气、季节、温度等自然因素而变化,输出功率极不稳定,无法根据实际情况的需要进行调节。太阳能光伏发电的输出功率不稳定不仅会对整个电网的电压稳定造成影响,而且由于输出功率的不可预测性难以提供稳定的电能输送保证。根据这一属性,必须在实际运行中做好电网发电波动记录,掌握输出功率的波动规律,并在相应位置配备电网发电下降补偿装置,保证整个电网系统的稳定运行。

  2.2孤岛效应问题

  居民太阳能光伏发电并网以后会产生孤岛效应。孤岛效应是指并网型逆变电源在电网断电时,并网装置仍然保持对失压电网中的某一部分线路继续供电的状态。孤岛效应的危害是多方面的,当电力部门对有光伏发电的居民小区的电力设施停电检修时,由于孤岛效应,这些被电力部门认为已经停电的电力设施可能仍然带电,对检修人员非常危险;另外,处于孤岛中的用电设备会因电压和频率的变化而损坏,而且并网设备本身也可能会因负荷的急遽变化而损毁。因此,居民太阳能光伏发电并网系统必须具有检测孤岛效应的手段,当孤岛发生时快速准确地切除并网逆变器,这是电力部门在允许居民太阳能光伏发电并网时必须要考虑的问题。

  2.3对电网冲击问题

  居民太阳能光伏发电并网实际上是两个交流电源的并联,只有当两个交流电源的电压同幅度、同相位时才能并联。如果在逆变器交流侧电压与电网电压不同步的情况下并网,将产生冲击性电流,会对电网产生冲击,严重时可能损坏附近居民的电器设备或引起保护动作造成停电事故,并网设备本身也会因冲击而损坏。因此居民太阳能光伏发电并网时采用的并网逆变器必须有很可靠的同步控制装置,并网时要严格按规范操作。

  2.4谐波问题

  居民太阳能光伏发电并网设备的逆变器是一个谐波源,其产生的谐波分量与其拓扑结构和控制方式有关,这导致了太阳能光伏发电并网系统在将直流电能逆变转换为交流电能的过程中会产生大量谐波。由于太阳能光伏发电并网系统安装位置的不确定性,实际注入公共连接点的谐波电流需在发电装置并网时按规定方法测量后才能得知。因此,太阳能光伏发电并网系统实际并网时需现场检测其谐波电压、电流是否满足国家标准,如不满足则需采取加装滤波装置等相应措施。

  2.5无功平衡问题

  太阳能光伏发电并网系统基本上为纯有功输出,其功率因数较高,约在0.98以上。根据《电网若干技术原则的规定》,为满足无功补偿按分层、分区、就地平衡的原则,太阳能光伏发电并网系统应配置适当的无功补偿装置,以满足电网对无功的要求,提高电压质量。降低线损。

  2.6相关标准的制定问题

  居民太阳能光伏发电并网的关键在于逆变器性能,并网前必须对并网设备进行检测、验收和技术指导,使其相应指标满足要求后才可允许其并网。但是,针对太阳能光伏发电并网设备的检测和验收目前国内还没有相关的标准,更没有具体的验收方法和验收操作说明。因此,居民太阳能光伏发电并网给标准制定部门和电力营运部门提出了新的要求,标准制定部门应尽快出台与光伏并网有关的标准和规范,电力营运部门应根据相应标准制定检查、验收步骤和条例。

  3 居民太阳能光伏发电并网引起的电能计量问题

  在居民太阳能光伏发电出现以前,居民一般是典型的耗电用户,采用机械式电能表或电子式电能表进行电能计量,随后又采用具有一定的防窃电功能的单向累计电量的计量方式。单向累计电量是指不管电源线正接还是反接,电能表计量数据都按消耗电能方式进行累加。这种设计对没有发电并网设备的居民来说没有问题,而且减少了接线错误,但对带有太阳能光伏发电设备的居民来说,当居民发电设备的发电功率大于用电功率时,装置向电网输送电能。这种单向累计电量的电能表将把居民输送给电网的电能计量仍认为是从电网获取并消耗的电能,这显然是不合理的。

  3.1 采用双向累计电量的电能表的计量方式

  在对带有太阳能光伏发电并网设备的居民进行电能计量时,可以将该用户的电能表换成可以双向累计电量的电能表。但实际操作时还要考虑到不少因素,具体如下。

  1)双向累计电量的电能表无论采用手持式电子计量抄表方式或智能计量抄表方式,都必须与原抄表系统兼容。

  2)厂家不可能为单一用户设计和生产这种电能表,若采用其他厂家的产品又存在安装尺寸以及接口和软件兼容问题,这将给抄表工作带来很大的困难。

  3)单相电能表普遍采用2.0级精度,在低负荷情况下计量误差将增大。当光伏电池组发电较居民自用电略有富裕或略有不足,都会使得电表长期工作在轻载状态,使得计量误差增大。因此,在双向累计电量时应采用精度更高(如0.5 S精度)以及在小负荷情况也能准确计量的电能表。

  3.2采用两块电能表分别计量的方式

  建议政府采取太阳能光伏发电并网的优惠政策,如政府有太阳能光伏发电并网的优惠政策,可考虑居民太阳能光伏发电采用把光伏发电和居民用电分开计量的方式,即需要用两块电能表分别计量,其接线方式如图2所示。

  综上所述,对于太阳能光伏发电的电能计量有两种方式,采用双向计量电能表或是发电、用电分开的两块电能表计量。用双向计量电能表计量时,应采取精度更高以及在小负荷情况也能准确计量的电能表,比如0.5 s级电能表;如果考虑到国家或地方政府可能给予光伏并网发电的优惠政策,则应该把光伏发电和居民用电分开计量。

  4 结语

  1)我国太阳能光伏产业正以每年30%的速度增长,开发和利用绿色可再生能源是大势所趋,居民太阳能光伏发电并网系统将会迅速发展。

  2)太阳能光伏发电并网引出了一系列问题。要很好地处理这些问题,需要政府的大力扶持。为了配合居民太阳能光伏发电并网,建议国家标准部门和用电管理部门尽快制定相关标准和规范,比如太阳能光伏并网相应标准、管理条例和验收规范的制定,太阳能光伏发电并网系统相应产品的技术规范和质量认证的建立等。——论文作者:张垠

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文章名称:居民太阳能光伏发电并网引起的问题研究

文章地址:http://www.sciqk.com/lwfw/dzlw/12450.html

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