光伏发电系统低功率运行并网电流谐波抑制分析

叶玮

中国能源建设集团甘肃省电力设计院有限公司 甘肃兰州 730050

摘要：光伏是太阳能的主要来源，得到了世界各国的大力支持。尽管并网光伏发电的研究在国内外取得了许多成功，但许多关键技术仍然有待解决。如果将光伏发电机连接到电网中的电网，则必须充分考虑发电不确定性和不连续性对电网的影响。首先，单个光伏电站的性能，其在不同天气条件下的劳动力特征，其电气变化参数，功率概率分布特征，最大功率分布特征，随机功率波动以及不同系统中光伏发电的同时控制。然后对电缆连接和电压对电网的影响进行了相关分析，然后研究了一些光伏电站的输出特性，输出相关性以及电网电压的影响，并分析了与光伏电站连接的光伏电池的电压极限。网格进行了讨论。最后，对光伏能源生产的详细预测可以抵消并网光伏系统对可靠和稳定运行的负面影响。

关键词：光伏电站，运行特性分析，仿真设计

1 引言

随着时间的推移，光伏太阳能技术的发展也越来越快，技术随着时间的推移正在变得成熟。到2018年底，随着我国继续大力支持光伏电站，发电厂的总数迅速增长。根据研究，电厂渗透率的提高将对电网和光伏发电机的内在波动以及电网的安全性和稳定性产生一定的影响，特别是在渗透率达到一定的极限，可能会威胁稳定的运行^[1]。对于中国而言，主要是大规模的集中式电网模型，这将给电网的电力平衡，安全，稳定和经济运行带来巨大挑战。因此，有必要研究电网的运行特性和光伏电站的发电量预测，以确保电网的良好有序运行。

2 光伏电站的功率运行特性分析

2.1 光伏电站的基本工作原理

第一，非电力场合的电源，主要用于大多数非电力地区居民的日常生产，微波继电器的接触电流为太阳能充电器，路灯供电和太阳能草坪灯以及第三代并网电源等产品已在工业化国家中得到广泛使用^[2]。从理论上讲，电无处不在。从航天器到国内能源；可以使用从兆瓦级发电厂到小型玩具厂的任何地方，任何电压均可用于发电。这些电池中最常见的是单晶电池。中国的晶体硅电池性能在10%到13%之间。

2.2 光伏电站的运行特性分析

由于地球自转和自转，太阳辐射具有很强的规律性，使电站的输出非常强，并且具有0个连续段之一。光干扰和干扰因素是影响电站输出的随机干扰因素^[3]。在分析光伏电站的电源序列之前，我们认为光伏电站输出序列的零值部分应首先中断。下面将解释这项工作的意义和必要性。

图2-1实测的光伏输出功率曲线

2019年9月的第一周是根据甘肃临洮29兆瓦光伏电站的输出功率曲线得出的，每段产量0段规模较长，0值段间歇出现。这些零值分量主要是由于光伏电站夜间故障造成的，所以这是其中一些零值的输出。对于系统调度部门来说，可以对其进行准确预测和控制，从而不会影响电力系统的影响，因此可以省去。同时，还需要在晚上去除0值段。在多端口连续输出功率序列中，每个夜晚0值段都存在，导致输出功率序列的0值很高。如果没有消除，它将大大掩盖当天有功功率输出的统计特性^[3]。数值段后的概率密度分布方案表明，两种结果的差异非常明显。

2.3 功率的控制策略优化

电源系统中包含的电源控制包括两个部分。主要组件是负载功率平衡控制和限时功率控制。电源管理项目有两种：每日计划和实时控制。在实时控制中当系统处于其他状态时，系统控制目标将改变。电力系统发电的日常部分在发电计划中实现。调度中心发电计划基于第二天的负荷预测应用程序提供的负荷曲线（特定时间段由发电计划所需的相应时间段确定），以及发电的启动和关闭计划单位，热电计划，燃料计划和系统更换计划。因此，系统将制定系统在接下来的24小时内的火电单元的输出曲线，然后由调度中心发送到每个单元以执行。发电计划主要处理负载中的长期分量（连续分量），这种分量是由于生产，进料和天气而引起的负载变化，并且具有规律性^[4]。负载中的小波动分量（随机分量）和负载波动的影响是通过实时控制平衡（即自动发电控制（AGC）应用）实现的。

光伏电站并网后，在参与系统的有功输电的情况下，光伏电站的作用可以由光伏电站的作用分为负载作用和供电作用^[5]。

（1）充电模式光伏电站参与系统中有功电能的传输，其有功电能的输出被视为负电荷。通过参与以充电方式启动系统的过程，光伏电站将被视为不受管制的充电，并且系统将消除其有效生产的波动性。

（2）功率模式光伏电站以能量的形式参与系统中有功能量的传输，这相当于能量。在参与光伏电站交付系统的过程中，它会主动向发送方报告每个周期的有功输出范围，参与运输中心的最佳地址，并在每次装运期间设置有功输出值。

2.4 光伏电站输出功率特性

在制定能量分配计划时，基于对光伏能量输出的预测来考虑能量存储系统的能量存储状态，并且考虑能量存储系统的能量存储状态。混合储能系统可以作为调度过程中的备用能源。因此，光电源的输出功率必须首先符合程序要求并保持良好状态

^[6]。

2.4.1 光伏电源输出功率

电池额定工作温度（STC）等信息可以从供应商处获得，最大功率点处PV电源输出功率的计算方法是计算PV电源输出功率的方法：

其中，PFv是最大功率点处的输出功率；PAV和GT两个。而STC下最强大的两个功率点是由输出功率和光强度组成的；Y是功率温度系数。T是光伏模块的温度；N，N，不是PV模块的串联和并联数；“T”是环境空气温度，G：是光照强度。

在本文中，标准测试条件是：T_j.STC=25℃，G_T.STC两个1000 W/m²，风速为lm/s；测试条件是环境空气温度为200℃，光线为800 W，风速为1米/秒。根据（NWP）信息，可以通过使用上面的形式来获得不同时间的PV功率的功率输出值。

即使在更好的光照条件下，光伏能源的输出功率也可能变化很大，最好的时间在11：00-13：00。

2.4.2 混合储能的应用

从用户的角度来看，能量存储系统可以存储所需的光伏能量，如果未消耗足够的能量，则可以释放能量。使用储能和光伏能源，可实现能量和负载平衡。

S₁显示了多余PV的功率（如果PV的功率输出大于负载要求）S₂，S₃正是光伏发电的不同之处在于光伏发电的输出无法满足负载需求。通过优化集成电力存储系统的满充电和性能η，预期计划结果为ηS₁ = S₂ + S₃。

3 输出功率优化策略

有许多优点，例如能量存储和寿命长。电池本身具有高功率的优点。超级电容器和电池完全配备了能量存储。混合两者是高密度、高能量密度；充电和发射速度快；将能量存储和寿命与混合能量存储系统相结合。

在运行之前，组合式储能系统必须降低光伏电站的输出功率。超级电容器和电池可以根据功率和存储容量控制从几秒到几分钟的功率波动。电池将长期波动减少到几个小时，从而降低了光伏电站的输出功率，并优化了混合储能设备的性能。

4 结论

目前，光伏电网运行不佳，对电网的稳定运行和用户的电能质量产生了负面影响。在对光伏发电电站网结构分析的基础上的,论述了基于混合储能系统的调度模式。本文的分析重点是决定光伏发电的因素，为光伏发电性能的分析提供了理论依据。研究发现，光伏电站的输出在很大程度上取决于太阳辐射规律的变化，因此光伏输出是有规律的，主要反映在夜间输出功率的0值上。白天的功率变化类似于太阳辐射的变化，分析了光伏电站的功率特性，并进行了仿真。

光伏电网的驱动力很弱，它不支持电网的稳定性及其用户的质量。本文研究了基于混合能量存储和电磁能量存储系统的基于光伏电站的广播方法。混合动力存储用于平滑光伏产品的输出功率。光伏电站更加高效实用。

参考文献

[1]谢志佳，李建林，程伟，刘昭亮.储能电站降低光伏电站弃光率需求分析[J].电器与能效管理技术，2018（01）：18-24.

[2]胡博.分布式光伏接入的配电系统运行优化研究[D].沈阳农业大学，2017.

[3]梁嘉殷.安阳地区分布式光伏电站接入关键技术研究及应用[D].华北电力大学，2017.

[4]金淋芳.大型光伏电站并网运行控制技术研究[D].东南大学，2016.

[5]李焕奇.计及汇聚效应的大规模光伏电站群外送输电容量优化配置研究[D].东北电力大学，2016.

[6]龚莺飞，鲁宗相，乔颖，王强.光伏功率预测技术[J].电力系统自动化，2016，40（04）：140-151.