光伏发电接入配电网电能质量问题与对策（PPT83页)

光伏发电接入配电网电能质量问题与对策国际铜业协会亚洲电能质量产业联盟安徽大学教育部电能质量工程研究中心讲座人：朱明星2018年4月中国·宁波讲座人简介朱明星，副教授，硕士生导师，安徽大学教育部电能质量工程研究中心测试评估研究所所长，亚洲电能质量产业联盟副秘书长，中国电源学会电能质量专委会副主任委员，中国电机工程学会城市供电专委会电能质量和电磁兼容学组委员。近20年来一直致力于供配电系统电能质量测试、分析与控制技术的研究与工程应用，擅长于大型企业用户供配电系统电能质量系统解决方案的设计与仿真工作。现已在学术期刊上发表电能质量相关学术论文近40篇，主编1部技术书籍，参与3项国家标准起草，主持1项国家能源行业标准起草，主持1项中国电源学会团体标准起草，荣获安徽省科技进步一等奖和二等奖各1项，安徽省省级成果1项，已授权发明专利7项，新型实用专利2项，已受理发明专利3项。目录4前言1235光伏接入配电网标准中电能质量条款光伏逆变器的谐波与功率特性结束语电能质量问题与对策前言1第一部分1第一部分1前言国家能源局发布统计数据显示，截至2016年底，我国光伏发电新增装机容量3454万千瓦，累计装机容量7742万千瓦，新增和累计装机容量均为全球第一。全年发电量662亿千瓦时，占我国全年总发电量的1％。17%11%6%40%1%25%华北电网西北电网华东电网华中电网南方电网东北电网1%光伏累计装机容量区域分布图16%18%9%28%3%26%华北电网西北电网华东电网华中电网南方电网东北电网1%光伏新增装机容量区域分布图我国的光伏装机正在从传统的西北地区向中东部转移，主要增长为华中地区。1前言西北大片的荒漠戈壁等未利用地、丰富的太阳能资源，为地面光伏电站发展提供条件；而华东发达的经济、大片的工业厂房则是分布式光伏发展的基础。地面光伏电站累计装机量区域分布图12%10%5%46%1%26%华北电网西北电网华东电网华中电网南方电网东北电网1%分布式光伏累计装机量区域分布图49%14%10%4%3%20%华北电网西北电网华东电网华中电网南方电网东北电网3%4%1前言即使西部受限电等因素影响，但由于其太阳能资源好，西北电网的发电量占比仍然高于装机量占比；除西北电网之外，各地的发电量占比均不高于装机量占比。尤其是华中电网，发电量占比远小于装机量占比。光伏2017年1~2月累计发电量区域分布图15%5%6%51%0.3%23%华北电网西北电网华东电网华中电网南方电网东北电网0.3%17%11%6%40%1%25%华北电网西北电网华东电网华中电网南方电网东北电网1%光伏累计装机容量区域分布图1前言1前言安徽省是全国率先实施光伏扶贫的省份，截至2016年12月底来自安徽省能源局的统计数据。42.37%18.54%39.08%户级光伏扶贫电站12.3万户村级光伏扶贫电站2915个集中式光伏扶贫电站6个全省已建成光伏扶贫电站装机总容量45.35%18.02%36.52%户级光伏扶贫电站10.6万户村级光伏扶贫电站2521个集中式光伏扶贫电站6个已并网光伏扶贫电站装机总容量94.4万千瓦88.2万千瓦1前言逆变器500kW……10kV母线逆变器500kW10kV负荷馈线0.38kV负荷馈线逆变器250kW100kW、60kW单相逆变器3kW、5kW0.38kV负荷馈线110kV母线光伏发电接入配电网示意图1前言集中式逆变器优点：（1）功率大，数量少，便于管理；元器件少，稳定性好，便于维护；（2）谐波含量少，电能质量高；保护功能齐全，安全性高；（3）有功率因数调节功能和低电压穿越功能，电网调节性好。缺点：（1）MPPT电压范围较窄，不能监控到每一路组件的运行情况，因此不可能使每一路组件都处于最佳工作点，组件配置不灵活；（2）集中式逆变器占地面积大，需要专用的机房，安装不灵活；（3）自身耗电以及机房通风散热耗电量大。500kW/250kW/100kW1前言组串式逆变器优点：（1）不受组串间模块差异和阴影遮挡的影响，同时减少光伏电池组件最佳工作点与逆变器不匹配的情况，最大程度增加了发电量；（2）MPPT电压范围宽，组件配置更加灵活；在阴雨天，雾气多的部区，发电时间长；（3）体积较小，占地面积小，无需专用机房，安装灵活；（4）自耗电低、故障影响小。缺点：（1）功率器件电气间隙小，不适合高海拔地区；元器件较多，集成在一起，稳定性稍差；（2）户外型安装，风吹日晒很容易导致外壳和散热片老化；（3）逆变器数量多，总故障率会升高，系统监控难度大；（4）不带隔离变压器设计，电气安全性稍差，不适合薄膜组件负极接地系统。3kW5kW1前言优点：（1）.与集中式对比，分散MPPT跟踪”减小了失配的几率，提升了发电量；（2）与集中式及组串式对比，集散式逆变器具有升压功能，降低了线损；（3）与组串式对比，“集中逆变”在建设成本方面更具优势。缺点：（1）工程经验少。较前两类而言，尚属新形式，在工程项目方面的应用相对较少；（2）安全性、稳定性以及高发电量等特性还需要经历工程项目的检验；（3）因为采用“集中逆变”，因此，占地面积大，需专用机房的缺点也存在于集散式逆变器中。集散式逆变器光伏接入配电网标准中电能质量条款2第二部分WhentheDRisservingbalancedlinearloads,harmoniccurrentinjectionintotheAreaEPSatthePCCshallnotexceedthelimitsstatedbelowinTable3.TheharmoniccurrentinjectionsshallbeexclusiveofanyharmoniccurrentsduetoharmonicvoltagedistortionpresentintheAreaEPSwithouttheDRconnected.Table3-Maximumharmoniccurrentdistortioninpercentofcurrent(I)aIndividualharmonicOrderh(oddharmonics)bh1111≤h1717≤h2323≤h3535≤hTotalDemandDistortion(TDD)Percent(%)4.02.01.50.60.35.0a．ThegreateroftheLocalEPSmaximumloadcurrentintegrateddemand(15or30minutes)withouttheDRunit,ortheDRunitratecurrentcapacity(transformedtothePCCwhenatransformerexistsbetweentheDRunitandthePCC)b．Evenharmonicsarelimitedto25%oftheoddharmoniclimitsabove.2光伏接入配电网标准中电能质量条款IEEE_Std_1574-2003IEEEStandardforInterconnectingDistributedResourceswithElectricPowerSystem4.3.3Harmonics2光伏接入配电网标准中电能质量条款GB/T30427-2013《并网光伏发电专用逆变器技术要求和试验方法》6.2.2并网电流谐波奇次、偶次谐波含有率限值奇次谐波次数含有率限值（%）偶次谐波次数含有率限值（%）3~94.02~101.011~152.012~160.517~211.518~220.37523~330.624~340.1535以上0.336以上0.075谐波电流含有率是否科学？基波电流较小时，谐波电流含有率意义不大！并网运行时，逆变器不应造成电网电压波形过度畸变和注入电网过度的电流，以确保对连接到电网的其他设备造成不利影响。电流谐波总畸变率限值为5%。谐波总需量畸变率TDD谐波电压几乎总是相对于基波电压而言的。因为电压往往只有百分之几的变化，所以电压THD通常是一个有意义的数据。但对电流来说情况有所不同，较小幅值的谐波电流可能导致较大的THD值变化，但此时电力系统受到的威胁并不一定大。%10022NMhhIIITDD%10022LhhIIITDDIEEEStd519-2014IL=maximumdemandloadcurrent(fundamentalfrequencycomponent)atthePCCundernormalloadoperatingconditions2光伏接入配电网标准中电能质量条款参照标准：IEEEStd519-2014(RevisionofIEEEStd519-1992)IEEERecommendedPracticesandRequirementsforHarmonicControlinElectricalPowerSystemsMaximumHarmonicCurrentDistortioninPercentofILIndividualHarmonicOrder(OddHarmonics)Isc/IL1111h1717h2323h3535hTDD20*4.02.01.50.60.35.020507.03.52.51.00.58.05010010.04.54.01.50.712.0100100012.05.55.02.01.015.0100015.07.06.02.51.420.0Evenharmonicsarelimitedto25%oftheoddharmoniclimitsabove.Currentdistortionsthatresultinadcoffset,e.g.,half-waveconverters,arenotallowed.*Allpowergenerationequipmentislimitedtothesevaluesofcurrentdistortion,regardlessofactualIsc/IL.whereIsc=maximumshort-circuitcurrentatPCC.IL=maximumdemandloadcurrent(fundamentalfrequencycomponent)atthePCCundernormalloadoperatingconditions.TableCurrentDistortionLimitsforGeneralDistributionSystems(120VThrough69000V)2光伏接入配电网标准中电能质量条款式中：outP—逆变器输出总有功功率outQ—逆变器输出总无功功率2光伏接入配电网标准中电能质量条款GB/T30427-2013《并网光伏发电专用逆变器技术要求和试验方法》7.6.2功率因数当逆变器输出有功功率大于其额定功率的50%时，功率因数应不小于0.98（超前或滞后）；输出有功功率在20%~50%之间时，功率因数应不小于0.95（超前或滞后）。功率因数计算公式为：22cosoutoutoutPPQ2光伏接入配电网标准中电能质量条款GB/T29319-2012《光伏发电系统接入配电网技术规定》7.4谐波7.4.1光伏发电系统所接入的公共连接点的谐波注入电流应满足GB/T14549的要求，其中光伏发电系统并网点向电力系统注入的谐波电流允许值按照光伏发电系统安装容量与公共连接点上具有谐波源的发/供电设备总容量之比进行分配。2光伏接入配电网标准中电能质量条款GB/T29319-2012《光伏发电系统接入配电网技术规定》4无功容量和电压调节4.1光伏发电系统功率因数应在超前0.95〜滞后0.95范围内连续可调。4.2光伏发电系统在其无功输出范围内，应具备根据并网点电压水平调节无功输出，参与电网电压调节的能力，其调节方式和参考电压、电压调差率等参数可由电网调度机构设定。光伏逆变器的谐波与功率特性3第三部分3光伏逆变器的谐波与功率特性500kW光伏逆变器日谐波发生量95%概率大值的频谱分布图（270V