摘要：光(guāng)伏(fú)發(fā)電(diàn)作(zuò)為當今(jīn)一(yī)種新型(xíng)，無汙染(rǎn)的(dí)發(fā)電(diàn)方式(shì)，對傳統電能(néng)的(dí)需求起到(dào)了很(hěn)大緩解作(zuò)用(yòng)
。但對於並(bìng)網(wǎng)光(guāng)伏發(fā)電係(xì)統(tǒng)而(ér)言(yán)，由於(yú)其本身隨機性，波動性，間(jiān)歇性(xìng)的特(tè)點，且並網光伏發電係統中含(hán)有大量(liáng)的非(fēi)綫(xiàn)性電力電子(zǐ)元器件(jiàn)，相比傳(chuán)統發電方式，光(guāng)伏發(fā)電對(duì)電網電能(néng)質(zhì)量產生了很(hěn)大(dà)影響(xiǎng)
。本文分(fēn)析(xī)了並(bìng)網光伏(fú)發電對電(diàn)網(wǎng)產生的(dí)諧波(bō)，電壓波動和(hé)閃(shǎn)變(biàn)，直流注入(rù)，孤(gū)島效應等(děng)問(wèn)題，並(bìng)研究(jiū)探討了(liǎo)改(gǎi)善電(diàn)能(néng)質(zhì)量(liáng)的(dí)可行(háng)性(xìng)措施
。

0引(yǐn)言

隨(suí)著(zhuó)國(guó)際化進程的不(bù)斷加快，世(shì)界(jiè)經濟(jì)得(dé)到(dào)飛(fēi)速發展，能源(yuán)的(dí)消(xiāo)耗(hào)也隨(suí)之增加(jiā)，而傳統能源的(dí)逐(zhú)漸(jiàn)枯竭及環境問(wèn)題(tí)日益嚴(yán)重(zhòng)，太(tài)陽(yáng)能(néng)作為一(yī)種清潔，無汙(wū)染(rǎn)的(dí)可再生能(néng)源(yuán)受(shòu)到人們(mén)的密切關(guān)注
。近年來光(guāng)伏發(fā)電(diàn)裝(zhuāng)機(jī)容量不斷(duàn)擴大，上(shàng)網電(diàn)量也(yě)逐(zhú)年(nián)增加(jiā)，但(dàn)由(yóu)於其(qí)裝(zhuāng)機(jī)容(róng)量(liáng)規(guī)模(mó)一般(bān)較小(xiǎo)，場(cháng)址布置相(xiāng)對比較(jiào)分(fēn)散(sàn)，輸(shū)出(chū)功(gōng)率(shuài)浮動(dòng)較大的(dí)特(tè)點，也給(gěi)電網(wǎng)電能質量造成了很(hěn)大(dà)的(dí)影(yǐng)響(xiǎng)
。因此(cǐ)研(yán)究光伏發(fā)電(diàn)對電能質量的影響，對促進電力(lì)生產(chǎn)及電網安(ān)全穩定運行(háng)具有重(zhòng)要意義(yì)
。

1光(guāng)伏(fú)發電的基本原(yuán)理

光(guāng)伏發電利(lì)用(yòng)半導體(tǐ)表麵存(cún)在的(dí)光伏(fú)效(xiào)應，通過(guò)光(guāng)照在(zài)半導體材(cái)料(liào)兩端發(fā)出直流(liú)電流(liú)
。當太陽光(guāng)照(zhào)在(zài)半(bàn)導體P-N節(jié)上(shàng)時(shí)，新(xīn)的電(diàn)子-空穴(xué)對就會形成(chéng)，光(guāng)子(zǐ)將(jiāng)電(diàn)子從共價鍵中激發後，電子(zǐ)流向(xiàng)N區(qū)，空穴流向P區，從(cóng)而半(bàn)導體(tǐ)兩端產(chǎn)生(shēng)電(diàn)勢(shì)差
。PN結兩端的電(diàn)路(lù)一旦(dàn)接通，就會形(xíng)成電(diàn)流，從(cóng)P區經外電(diàn)路流向N區，對(duì)負(fù)載輸(shū)出電(diàn)功(gōng)率
。

2並網光伏(fú)發電的(dí)結(jié)構(gòu)和(hé)分(fēn)類

並(bìng)網光伏(fú)發(fā)電係(xì)統主要(yào)由太陽電池板(組件)，大功率(shuài)跟蹤(zōng)(MPPT)控(kòng)製器(qì)，DC-AC逆變器幾部(bù)分(fēn)組(zǔ)成(chéng)，采(cǎi)用(yòng)絕緣(yuán)柵雙極晶體(tǐ)管(guǎn)(IG-BT)作(zuò)為光(guāng)伏逆(nì)變(biàn)器(qì)的開關(guān)元(yuán)件
。太陽能(néng)電池輸出的直流(liú)電(diàn)經(jīng)過(guò)DC-DC變(biàn)換(huàn)器將(jiāng)電壓等(děng)級升高，再(zài)通過(guò)DC-AC逆變器(qì)將直流電(diàn)變換(huàn)為與(yǔ)電(diàn)網電壓幅值(zhí)，頻(pín)率(shuài)，相(xiāng)位(wèi)相同(tóng)的交流(liú)電(diàn)，以實現(xiàn)並(bìng)入(rù)電網或(huò)給交流負(fù)載供電(diàn)，光伏(fú)發(fā)電係統結構(gòu)如(rú)圖(tú)1所(suǒ)示(shì)
。

圖1並網(wǎng)光伏(fú)發電係統(tǒng)結構(gòu)

依照(zhào)並網(wǎng)運(yùn)行(háng)方式(shì)，光伏(fú)發(fā)電係統可分為有逆(nì)流並網，無逆流(liú)並(bìng)網(wǎng)和切換型並(bìng)網三種(zhǒng)形(xíng)式
。並(bìng)網光伏發電(diàn)係(xì)統直接與電(diàn)網(wǎng)連接，不(bù)需要儲能電池，節約了占地麵積(jī)，大大降(jiàng)低(dī)了配置成(chéng)本(běn)，負(fù)荷功率(shuài)缺(quē)額由電網(wǎng)補充
。因此，並(bìng)網光(guāng)伏(fú)發電係統(tǒng)是(shì)太陽(yáng)能發(fā)電主要發展(zhǎn)方向(xiàng)，也是現階段(duàn)具潛力的新(xīn)能源發電(diàn)方式(shì)
。

3並網光伏發電對(duì)電網電能(néng)質量的影響(xiǎng)

光(guāng)伏發電作(zuò)為新(xīn)興(xīng)能源(yuán)發電的一種(zhǒng)，光照，溫度等外部(bù)條件隨機(jī)性(xìng)，波(bō)動性(xìng)，間歇(xiē)性的(dí)變化(huà)是光伏(fú)發電(diàn)對(duì)電網產生(shēng)影響(xiǎng)的主要因素
。其中(zhōng)DC-AC逆變器是並網(wǎng)光(guāng)伏發電(diàn)係統(tǒng)主(zhǔ)要的器(qì)件(jiàn)之一(yī)，光(guāng)伏(fú)逆(nì)變(biàn)器質量的(dí)優(yōu)劣在一定程度上決(jué)定(dìng)光伏發(fā)電的(dí)電(diàn)能質量(liáng)能否(fǒu)達到(dào)並網(wǎng)要(yào)求
。光伏(fú)發電(diàn)並網運行時會產生(shēng)諧波，電(diàn)壓(yā)波動和(hé)閃變，直流注入，孤島效應等(děng)問題，使電網(wǎng)電能質量(liáng)下(xià)降(jiàng)，對電(diàn)網造(zào)成(chéng)不利影(yǐng)響，嚴重時(shí)會於擾供用電(diàn)係(xì)統(tǒng)及光伏(fú)發電(diàn)設備自身(shēn)的安(ān)全穩定(dìng)運行(háng)
。

3.1諧波(bō)影(yǐng)響(xiǎng)

光(guāng)伏發(fā)電是通(tōng)過光伏組件將(jiāng)太陽(yáng)能轉化為直(zhí)流(liú)電(diàn)，再(zài)經過(guò)並(bìng)網(wǎng)型逆變器將直流電變換(huàn)成(chéng)交(jiāo)流電實現(xiàn)並網
。在光伏發(fā)電係(xì)統中，逆(nì)變器是產生諧(xié)波的(dí)主(zhǔ)要(yào)設備(bèi)
。並網逆變器內部電(diàn)力電子元件的大(dà)量(liáng)應用，提升(shēng)了係統的信(xìn)息化和(hé)智能化(huà)處理，但也增(zēng)加(jiā)了大量(liáng)的非綫(xiàn)性(xìng)負(fù)載(zǎi)，造成(chéng)波(bō)形(xíng)失真，給(gěi)係(xì)統帶(dài)來(lái)大(dà)量(liáng)諧(xié)波(bō)
。逆變器(qì)開(kāi)關切換(huàn)速(sù)度(dù)的延遲(chí)，也(yě)會(huì)影響電網(wǎng)係統內(nèi)部(bù)整(zhěng)體動態性能的輸(shū)出，產生小範圍(wéi)的諧波
。如果在(zài)天氣(輻照度(dù)，溫(wēn)度(dù))變(biàn)化較大的情況(kuàng)下，諧(xié)波(bō)的波動範(fàn)圍也會(huì)隨之(zhī)變大
。盡(jìn)管單台並(bìng)網(wǎng)逆變器輸(shū)出電流諧(xié)波較小，但是多台(tái)並(bìng)網(wǎng)逆變(biàn)器並聯(lián)後輸出(chū)電流的(dí)諧波(bō)會(huì)產生疊加，從而(ér)形(xíng)成輸出電流諧波超標現(xiàn)象
。此(cǐ)外，逆變器(qì)並聯容易產(chǎn)生(shēng)並(bìng)聯(lián)諧振(zhèn)，進而(ér)導(dǎo)致(zhì)耦(ǒu)合諧(xié)振(zhèn)現象，造成特(tè)定次並網諧波(bō)電(diàn)流擴大，產(chǎn)生並網(wǎng)電(diàn)流(liú)諧波含(hán)量超標(biāo)問題
。

針(zhēn)對光伏接入後的電能質(zhì)量問題，提出(chū)抑製諧(xié)波的有(yǒu)效方(fāng)法：1)從諧波產生的源(yuán)頭(tóu)入手，對諧(xié)波源(yuán)進(jìn)行(háng)改(gǎi)造，減(jiǎn)少諧波注(zhù)入
。2)裝(zhuāng)置有源(yuán)或無(wú)源濾波器，以(yǐ)吸收(shōu)某(mǒu)些(xiē)特(tè)定次數的諧(xié)波(bō)電流
。3)裝(zhuāng)設(shè)附加的諧波補償裝置
。

3.2電壓波動和閃變

在傳(chuán)統(tǒng)配電(diàn)網中，有功功率，無(wú)功功(gōng)率隨時(shí)間(jiān)變化才(cái)會(huì)引起(qǐ)係(xì)統電壓(yā)波動(dòng)
。而對於光(guāng)伏發電(diàn)而言，光伏發(fā)電係統有(yǒu)功(gōng)功率(shuài)的(dí)變化是引(yǐn)起接入(rù)點電壓波動和閃變(biàn)的主要(yào)因(yīn)素(sù)
。光(guāng)伏發電係統(tǒng)核心部件(jiàn)光伏電池板的大功率(shuài)點與輻(fú)照強度(dù)，天氣(qì)，季節(jié)，溫度(dù)等(děng)因(yīn)素(sù)密(mì)切(qiē)相關(guān)，這些(xiē)自然(rán)因素(sù)的隨(suí)機變化引(yǐn)起輸出功(gōng)率變化較(jiào)大(dà)，致使負(fù)載功(gōng)率(shuài)在一(yī)定範圍內(nèi)變化頻(pín)繁(fán)，從(cóng)而(ér)引起(qǐ)並(bìng)網用(yòng)戶(hù)負載(zǎi)端電壓(yā)波動和閃(shǎn)變
。

目前針(zhēn)對光伏電壓(yā)波動和閃變(biàn)問題(tí)的(dí)解決(jué)方法主要有：1)優化光(guāng)伏並網(wǎng)逆(nì)變(biàn)器(qì)控(kòng)製策略，提高(gāo)電壓(yā)的穩定性；2)加(jiā)大變(biàn)電站母綫短(duǎn)路(lù)容量；3)在光(guāng)伏電(diàn)站(zhàn)容量確(què)定(dìng)的情況(kuàng)下(xià)，提高其(qí)功率因數，以(yǐ)增加有(yǒu)功功率總(zǒng)量(liáng)，從(cóng)而(ér)降低(dī)無功功率變化量，滿足(zú)電(diàn)壓波(bō)動的(dí)限(xiàn)值(zhí)要(yào)求(qiú)
。

3.3直流(liú)注(zhù)入(rù)問題(tí)

並(bìng)網光伏發電係(xì)統中(zhōng)另一亟待解(jiě)決的(dí)關(guān)鍵問題(tí)：直流注(zhù)入
。直(zhí)流注入(rù)影(yǐng)響了電(diàn)網電能(néng)質量，同時也給電網(wǎng)中的(dí)其他(tā)設備帶(dài)來不(bù)利(lì)影(yǐng)響(xiǎng)
。IEEEStd929-2000與(yǔ)IEEEStd547-2000明確(què)規(guī)定，並(bìng)網(wǎng)發電裝(zhuāng)置(zhì)向電網注(zhù)入(rù)的直(zhí)流電流分量(liáng)不(bù)能(néng)超(chāo)過裝置額定電流的0.5%
。直流(liú)注入產生的(dí)主要原(yuán)因有：1)電(diàn)力電(diàn)子器件自(zì)身(shēn)分散(sàn)性及(jí)驅動電路(lù)不一致不對(duì)稱等(děng)；2)大功率(shuài)控(kòng)製器內部(bù)測量器件存在的零(líng)點漂移和非綫(xiàn)性(xìng)；3)各(gè)開關器(qì)件(jiàn)綫路阻抗的(dí)不(bù)對(duì)稱，寄生參數和(hé)寄(jì)生(shēng)電(diàn)磁場的影響等
。

目前(qián)抑製(zhì)直流(liú)注(zhù)入(rù)的主(zhǔ)要(yào)方法(fǎ)包括(kuò)：1)檢測(cè)補償法；2)優化(huà)設計(jì)逆變器並網結構；3)電(diàn)容隔直；4)虛擬電容法；5)裝(zhuāng)置隔(gé)離(lí)變壓(yā)器(qì)等
。

3.4孤(gū)島效(xiào)應的影(yǐng)響(xiǎng)

孤(gū)島(dǎo)效(xiào)應(yīng)是指由於(yú)人(rén)為(wéi)因素或自然因素(sù)造(zào)成(chéng)電網中(zhōng)斷供電，但各個(gè)並網(wǎng)光(guāng)伏(fú)發電(diàn)係統沒能(néng)及時檢(jiǎn)測(cè)出電網(wǎng)停電(diàn)狀態(tài)，從而光伏發(fā)電係(xì)統與其相連(lián)的負載仍(réng)獨(dú)立(lì)運行的現象
。隨著並網光伏發(fā)電接(jiē)入滲(shèn)透率的(dí)不(bù)斷擴大(dà)，孤(gū)島效(xiào)應發(fā)生的幾(jī)率(shuài)也(yě)逐(zhú)漸增加
。孤(gū)島效應的(dí)形成對整個配(pèi)電網(wǎng)電(diàn)能質(zhì)量造成不利(lì)影(yǐng)響，主(zhǔ)要包(bāo)括：1)在孤島(dǎo)效(xiào)應(yīng)發(fā)生位置，其電壓和頻率波(bō)動性較(jiào)大，降低(dī)了電能質(zhì)量，且(qiě)孤島中(zhōng)的電(diàn)壓(yā)和(hé)頻率(shuài)不受(shòu)電(diàn)網(wǎng)控(kòng)製，可能(néng)會造(zào)成(chéng)係統電氣(qì)設(shè)備損(sǔn)壞和(hé)重合(hé)閘故障(zhàng)等，同(tóng)時可能會對(duì)電網(wǎng)維(wéi)修人(rén)員(yuán)造成個(gè)人安(ān)全(quán)隱患
。2)在(zài)供電(diàn)恢復過(guò)程中，由(yóu)於(yú)電(diàn)壓(yā)相位之間(jiān)不(bù)同步將會(huì)產生浪(làng)湧(yǒng)電(diàn)流，有(yǒu)可能導致電網(wǎng)波形(xíng)瞬(shùn)間下跌(diē)
。3)光(guāng)伏(fú)發(fā)電(diàn)係統出現(xiàn)孤(gū)島效(xiào)應之後，如(rú)果原供電模式為單(dān)相供電(diàn)模(mó)式(shì)，有可能(néng)使配電網(wǎng)發(fā)生三相(xiāng)負荷不(bù)對(duì)稱的問(wèn)題，進(jìn)而降(jiàng)低其(qí)餘用戶的(dí)用電整(zhěng)體(tǐ)質量
。4)當(dāng)配電(diàn)網切換至孤(gū)島方式，僅僅(jǐn)依靠光(guāng)伏發電係統供應(yīng)電(diàn)能，若該供(gōng)電(diàn)係(xì)統容量太小(xiǎo)或(huò)未(wèi)安(ān)裝(zhuāng)儲(chǔ)能(néng)裝(zhuāng)置，均有(yǒu)可(kě)能造成(chéng)用戶(hù)負荷出現電壓不(bù)穩定(dìng)和(hé)閃(shǎn)變問(wèn)題
。

針對孤島效(xiào)應產(chǎn)生的影響，主要(yào)有(yǒu)以下(xià)解決(jué)方法：

1. 優化(huà)並(bìng)網光(guāng)伏發(fā)電係統孤島檢測方法，分(fēn)析(xī)光(guāng)伏發(fā)電對配(pèi)電(diàn)網故障(zhàng)電流大(dà)小，方向及分布(bù)的影響(xiǎng)，提(tí)高故(gù)障(zhàng)情(qíng)況(kuàng)下負(fù)荷切除(chú)速度(dù)和孤島劃(huá)分的(dí)選(xuǎn)擇技術
   。

2)提高孤島檢測(cè)技(jì)術的(dí)可(kě)靠(kào)性，配置快(kuài)速有(yǒu)效的反(fǎn)孤(gū)島保(bǎo)護(hù)功(gōng)能，在異常情況下(xià)準(zhǔn)確判斷孤(gū)島(dǎo)狀(zhuàng)態並(bìng)迅速有效中(zhōng)斷並(bìng)網(wǎng)
。

4安科瑞的(dí)解(jiě)決方(fāng)案

4.1電(diàn)能質量(liáng)在(zài)綫監(jiān)測(cè)

APView500 電(diàn)能質量(liáng)在綫監測(cè)裝置(zhì)采用(yòng)了(liǎo)高(gāo)性(xìng)能多(duō)核平(píng)台和嵌入(rù)式(shì)操作(zuò)係(xì)統，遵照IEC61000-4-30《測試和(hé)測量技(jì)術-電(diàn)能質(zhì)量測量方(fāng)法》中規(guī)定(dìng)的各電(diàn)能(néng)質量(liáng)指(zhǐ)標的測量方法進(jìn)行測量(liáng)，集(jí)諧(xié)波分(fēn)析，波形采(cǎi)樣(yàng)，電壓暫(zàn)降/暫升/中斷(duàn)，閃變監測(cè)，電(diàn)壓(yā)不(bù)平衡(héng)度(dù)監測(cè)，事件(jiàn)記錄(lù)，測量(liáng)控製等功(gōng)能為一(yī)體(tǐ)
。裝置在(zài)電能(néng)質量指(zhǐ)標(biāo)參數(shù)測(cè)量(liáng)方法(fǎ)的(dí)標準化和指標參數的測(cè)量精度以(yǐ)及(jí)時鐘(zhōng)同(tóng)步，事件(jiàn)標(biāo)記(jì)功(gōng)能等(děng)各個方麵(miàn)均(jūn)達到了 IEC61000-4-30 A 級(jí)標(biāo)準，能(néng)夠(gòu)滿足(zú) 110kV 及(jí)以下供(gōng)電(diàn)係(xì)統電能質(zhì)量(liáng)監測的要求
。

4.2防(fáng)孤島保護裝(zhuāng)置(zhì)

防(fáng)孤島保護裝置(zhì)檢測到並網(wǎng)點(diǎn)有(yǒu)逆(nì)功(gōng)率，頻(pín)率(shuài)突(tū)變， 等異常(cháng)數據時，即發生(shēng)孤島現象(xiàng)時(shí)，裝置可配(pèi)合(hé)斷(duàn)路器快(kuài)速(sù)切除(chú)並(bìng)網點，使本站與(yǔ)電網(wǎng)側快(kuài)速脫離，保(bǎo)證整個(gè)電站和相(xiāng)關維(wéi)護人員(yuán)的生命安全
。

4.3產品介紹(shào)

5結束(shù)語

隨(suí)著(zhuó)我(wǒ)國光伏(fú)發(fā)電產(chǎn)業(yè)的快速發展(zhǎn)，並(bìng)網(wǎng)光(guāng) 伏裝機容量和數(shù)量(liáng)的(dí)不斷增(zēng)加(jiā)，致使(shǐ)電(diàn)網(wǎng)電能質 量受到(dào)很(hěn)大(dà)影響
。因此(cǐ)，研究(jiū)並網光(guāng)伏(fú)發電(diàn)對(duì)電網(wǎng)電(diàn)能質(zhì)量(liáng)的(dí)影響非常必(bì)要
。本文分析(xī)了(liǎo)光伏(fú)發(fā)電的工作基本原理和結構(gòu)特(tè)點(diǎn)，闡(chǎn)述(shù)了並(bìng)網(wǎng)光(guāng)伏發電中諧波(bō)，電(diàn)壓波(bō)動(dòng)和(hé)閃變(biàn)，直(zhí)流注入(rù)，孤(gū)島效應(yīng)產(chǎn)生(shēng)的(dí)原(yuán)因(yīn)，提出了(liǎo)改(gǎi)善電能質量的可(kě)行性(xìng)措施，對於(yú)進(jìn)一步提(tí)高(gāo)光伏發(fā)電(diàn)電能質量具有(yǒu)一定的借(jiè)鑒意義(yì)
。

參考文獻

1. 李海龍(lóng),黃(huáng)紅(hóng)兵,譚曉(xiǎo)東.並網光伏發電對(duì)電網電能(néng)質量的影響(xiǎng)分析[J].電(diàn)氣(qì)技(jì)術(shù)與(yǔ)經濟(jì),2019:73-75.

2. 王雲國.光伏(fú)發電並(bìng)網對電能(néng)質(zhì)量影(yǐng)響(xiǎng)的分(fēn)析 [J]. 農業科技(jì)與裝備(bèi)，2012,(08):53-54.

3. 徐(xú)文麗，鮑(bào)偉(wěi)，等.分(fēn)布式電源並(bìng)網對電能質量(liáng)的影(yǐng)響(xiǎng)研究(jiū)綜(zōng)述(shù) [J]. 電(diàn)源(yuán)技術(shù)，2016, (12):2799-2801.

4. 丁明(míng)，王偉勝(shèng)，王秀麗(lì)，等.大(dà)規模(mó)光伏發電對(duì)電(diàn)力係統影響綜(zōng)述(shù) [J]. 中國(guó)電(diàn)機工(gōng)程學報，2014, (01):1-7.

5. 包(bāo)黨(dǎng)泉.分(fēn)布(bù)式光伏發電(diàn)並(bìng)網(wǎng)對配(pèi)電網的(dí)影響(xiǎng)及 對策 [J]. 中國(guó)新(xīn)技術新(xīn)產(chǎn)品(pǐn)，2017, (06)71-72.

6. 郭(guō)宇航.分(fēn)布(bù)式(shì)光(guāng)伏並網對配電網(wǎng)的影響(xiǎng)及對策(cè)探討 [J]. 科(kē)技(jì)創新(xīn)導(dǎo)報，2017,(03):27-29.

7. 周星宇.大(dà)規(guī)模(mó)光伏發電(diàn)對(duì)電力係(xì)統(tǒng)影響綜述 [J]. 中(zhōng)國(guó)設(shè)備(bèi)工(gōng)程(chéng)，2017,(01):157-158.

8. 企業微電網(wǎng)設計與(yǔ)應用手冊(cè).2022.05版.