光伏并网对电网谐波的影响及抑制

光伏并网对电网谐波的影响及抑制

王强张宏伟朱磊

王强张宏伟朱磊

（亳州供电公司安徽亳州市236800）

摘要：光伏并网发电系统的主要来源是太阳能，积极将太阳能转化成电能，在并网逆变器的作用下传输到电能内，实现电能供应。光伏并网发电系统内的关键技术比较复杂，关键技术的应用目的是提高太阳能的转化率，解决我国电能资源中的消耗问题，推进清洁能源的利用率。光伏并网发电系统中的关键技术起到重要的作用，不仅深化了对太阳能的应用，更是改善了光伏并网发电系统的运行环境。

关键词：光伏并网；电网谐波；影响；抑制

1光伏并网发电系统的特点

由于光伏并网发电系统的工作原理是基于半导体的光生伏打效应将太阳能直接转换成电能，然后通过逆变器将光伏电池阵列发出的直流电转化为符合要求的交流电，并通过变压器接入电网。

由于受到白天夜晚，以及不同天气、地域以及时间的影响，光伏并网发电系统具有不同于普通火电、水电发电系统的独特性：

1.2.1随机波动性

由于发电系统所处的环境温度、天气条件以及太阳能光照强度等因素的影响，使得光伏发电具有明显的随机波动性，随着光照条件、强度以及天气的变化，光伏发电系统的输出功率呈随机波动的特点。

1.2.2纯有功功率性

目前将光伏发电的输出电并网至电网的主要方法是逆变器，其控制方式是输入电压源，输出电流源，即电压源电流控制方式；这种方式通过控制输出电流跟踪网点电压进行并网。输出功率因数近1，几乎为纯有功功率输出。

1.2.3孤岛保护负荷相关性

孤岛效应可以通过抗孤岛设备监测出来，目前的发电现状，光伏发电容量在电网中比重较小，监测准确度较高，但随着光伏并网发电系统的发展，光伏发电容量也在逐步提高，这就使得孤岛效应监测的时间增长，有可能和失败而导致电网故障。

同时，由于分布式光伏并网发电系统和集中式光伏并网发电系统类型的不同，其有着各自独特性：对于分布式光伏并网发电系统，其接入电网一般为低压配电网（0.4kV），由于其户用式分布，所以还可以与风能发电等新能源一起形成微网并接入电网；而对于集中式光伏并网发电系统，由于其发电站式集中分布，所以可以更容易的进行电压和无功调节，因而更容易接入电网，接入电网以高压（10kV）为主，但也是由于集中分布于远离城市的光照充足的区域，使得输电距离更远，容易形成干扰，并使得电路老化和损耗，二次设备成本较高。

2光伏并网发电系统中的关键技术

结合光伏并网发电系统的设计，例举比较关键的技术，用于提高光伏并网发电系统的能力。

2.1最大功率点跟踪技术

最大功率点跟踪技术，辅助光伏并网发电系统达到最大的功率状态。此项技术中，采用了两种方法，实现功率跟踪。

2.1.1电导增量法。此类方法的原理是：根据光伏并网发电系统的运行状态，得出瞬时电导的数据，通过分析电导的变化量，明确系统中的最大功率点。

2.1.2扰动观察法。扰动观察法的方式比较简单，其在光伏并网发电系统内，引入小扰动，观察并比对波动的状态，结合扰动变化的方式，主动调节光伏并网发电系统的工作方式。例如：光伏并网发电系统内，设定△V扰动，根据P=VI公式，计算出光伏并网的功率，比对△V扰动前后的功率P、P`，如果P>P`，表明△V降低了并网功率，相反，如果P

2.2并网逆变器控制技术

光伏并网发电系统中的并网逆变器控制技术，采用的是PID控制器，通过控制输出的电流，确保光伏并网发电系统与电网保持同频的电流。PID在光伏并网发电系统中，采用直接+间接控制的方式，直接控制辅助于间接控制，弥补间接控制的缺陷。PID控制技术，有利于提高光伏并网发电系统的动态性，其可按照并网电流的指令，控制运行电流的传输，同时保持光伏并网内的电压稳定，促使光伏并网发电系统迅速达到最佳功率的状态。并网逆变器控制技术在PID的作用下，分为电流内环和电压环设计，目的是提升光伏并网发电系统的运行效率。

2.3分布式电源并网技术

分布式电源并网技术在光伏并网发电系统中的应用，能够提高供电的可靠性，保障光伏发电启停操作的灵活性。我国光伏并网发电系统中，引入分布式电源并网技术，用于平衡并网中的传输负荷，降低传输过程中的负荷损失，实现电力的就近输送和就近供应，解决了长距离电网供电的问题。分布式电源并网技术，其可实现光伏并网发电系统的间歇性，检测光伏并网发电系统的高峰期与低谷期，利用分布式电源，实现储能和调用。例如：分布式电源在光伏并网发电的高峰期，提供定量的存储电能，而且分布式电源能够在光伏并网中，允许电压变化范围中的最小负荷位置，给与储能补充，实现高效率的缓冲应用。分布式电源并网技术的优势虽然多，但是很容易在光伏并网发电系统中引起安全问题，如：继电保护风险、过电压等，因此，分布式电源并网技术应用时，还要注重技术安全的控制。电力企业在光伏并网发电系统中采用分布式电源并网技术时，以《分布式功能系统工程技术规程》为标准，先解决分布式电源并网规范上的问题，全面预防规格、参数风险，再进行技术缺陷的改进，支持光伏并网发电系统的应用与发展，保障光伏并网发电的安全性、可靠性，推进智能电网的建设。

3谐波的影响及抑制

光伏产电并网会产生谐波干扰。所以从光伏并网系统的需要出发，在其中设置滤波器，它可以使入网电流满足实际需要，而且还使逆变器输出电压中的THD得到了有效的控制。图1为LCL型光伏并网系统的拓扑结构。

图1

4LCL滤波器参数选择

本文所采用的系统参数见下表。

5谐振分析

没有阻尼时，LCL型的滤波电路的振荡频率是，计算滤波器的参数知，，谐振点位于次旁边。

LCL滤波器发生谐振的理由在于系统阻尼很小，所以说应

当运用某些控制手段来提升它。无源阻尼法是通过实际的电阻控制谐振的频率，无源阻尼法的拓扑结构如图2所示。

图2

6仿真波形

如下图3及4所示。无阻尼调节控制下并网运作，a、b两相之间电流、电压毛刺较多，畸变明显；而利用无源阻尼调节后，波形毛刺降低，更加平滑。谐振能够造成波形的畸变，而无源阻尼调节策略能够有效减小这种现象。

图3无阻尼电阻时iab、uab的波形图

图4有阻尼电阻时iab、uab的波形

7结语

能源短缺和节能环保的问题促使光伏发电系统的快速发展，光伏发电系统并入公共电网也是势在必行。光伏并网发电系统分为分布式和集中式两种类型，且具有随机波动性、纯有功功率输出、孤岛效应等特点，同时这些特点也会相应对电网系统的电压、功率平衡、孤岛保护以及系统安全等方面产生影响，甚至造成严重的系统、设备甚至人身安全问题。针对这样的影响和问题，需要在建立健全相关技术标准和规范的情况下，加强基础理论的研究，结合先进关键性技术，保障光伏并网发电系统并网的稳定和安全，充分发挥可再生能源的优势，保证社会的可持续发展。

参考文献：

［1］雷一，赵争鸣，袁立强，等．LCL滤波的光伏并网逆变器阻尼影响因素分析［J］．电力系统自动化，2012，36（21）：36-40．

［2］张彦，赵义术，余蜜，等．光伏并网逆变器电流控制技术研究［J］．电力电子技术，2009，43（5）：29-30．17

[3]许方圆.光伏并网系统中的非线性现象分析[D].太原理工大学，2011.

（上接第74页）

4.供电可靠性提高方案的制定

4.1网络结构

合理的配电网结构是提高用户供电可靠性的基础。为了优化网络结构，一方面应该优化线路的分段数。对于用户较多的线路应多装设线路分段设备，尽量减小分段用户数，以缩小线路的停电范围。另一方面，应该提高线路的环网化率和线路可转供率。配电网环网结构可以实现线路间的负荷转供，进而可以大大提高供电可靠性。

4.2设备水平

在配电网中，单个设备可靠性的高低会直接影响配电网络中各负荷点的可靠性指标，同时设备的装备水平直接影响着设备的检修周期。首先应更换老旧设备。使用年限长、产品型号老旧的设备故障率相应较高，对使用年限超过15a或型号陈旧的设备进行更新和更换。在电网改造中，要尽量采用免维护和少维护的先进设备，延长设备检修周期。新建变电站的开关、断路器等应选质量好、可靠性高、少维护和少检修的设备。其次要提高设备抵御自然灾害的能力。雷害较为密集的地区，需采取有效的防雷措施：如采用高性能的避雷器和绝缘子，做好架空避雷线的接地等。并且应降低外力破坏的影响。建立线路遭受外力破坏的黑点档案，落实专人负责监督线路保护区内的所有施工，开展输电线路标准化管理工作。通过群防群治、人防技防相结合，降低外力破坏影响。

4.3加强运维管控水平

加强配电网的运维管控水平，可在配电网运行阶段尽可能减少用户停电次数和停电时间，主要包括如下措施：（1）加强停电应急处理能力，提高故障响应速度，为抢修人员配备先进、便捷的工具和设备，提高工作效率，迅速安排人员前往现场抢修，缩短停电时间。（2）加强对电力用户的安全用电宣传以及用电安全检查，减少因用户用电不当而引起停电的次数。（3）合理安排状态检修，推广带电作业，降低计划停电次数和时间。（4）按月开展配变负荷监测工作，对迎峰度夏、春节保供电等负荷高峰期应重点监测；对于出口电流不平衡度超过15%且负载率大于60%的配变，应调整三相负荷平衡；根据相邻台区配变负载及用户分布情况，合理调整台区供电范围，提高台区电压质量。

结论

在研究出提高城市供电可靠性方案的时候，需要进行全方位的考虑和考察，现代改革不仅仅是在硬件设施上进行发展更新，在人员的管理和技术的培训发展的问题上，也需要抛弃传统的思维模式，与时俱进，才能在新的企业改革中站稳脚跟，为企业发展和城市建设作出贡献。

参考文献：

［1］蔡建军，胡敦．提高城市供电可靠性技术措施的探讨［J］．浙江电力，2012（9）：50－52．

［2］周觅路，陶凯．基于配电网结构评估的城市供电可靠性提升措施探讨［J］．广西电力，2013（6）：63－66．