Wpływ wytwarzania energii fotowoltaicznej podłączonej do sieci na jakość energii i rozwiązania

Podsumowanie:Współpraca w sektorze energetyki fotowoltaicznej, jako nowa i wolna od zanieczyszczeń metoda wytwarzania energii, znacznie zmniejszyła zapotrzebowanie na tradycyjną energię elektryczną.dla systemu wytwarzania energii fotowoltaicznej podłączonego do sieci, ze względu na nieodłączną losowość, zmienność i charakterystykę przerywania się,a podłączony do sieci system wytwarzania energii fotowoltaicznej zawiera dużą liczbę nieliniowych elementów elektronicznychW porównaniu z tradycyjnymi metodami wytwarzania energii, wytwarzanie energii fotowoltaicznej ma duży wpływ na jakość zasilania sieci.wahania napięcia i migotanie, wtryskiwania prądu stałego, efektu wyspień i innych problemów związanych z wytwarzaniem energii fotowoltaicznej podłączonej do sieci energetycznej oraz bada i omawia wykonalne środki mające na celu poprawę jakości energii.

0 Wprowadzenie

Wraz z przyspieszeniem procesu internacjonalizacji, szybkim rozwojem gospodarki światowej, zużycie energii również wzrosło,W związku z tym, w związku z stopniowym wyczerpaniem tradycyjnych źródeł energii i problemami związanymi z ochroną środowiskaW ostatnich latach zainstalowana zdolność wytwarzania energii fotowoltaicznej stale się powiększa.i zasilanie sieciowe również wzrosło rok po roku, ale ze względu na charakterystykę jego zainstalowanej mocy jest na ogół niewielka, układ obiektu jest stosunkowo rozproszony, a wahań mocy wyjściowej jest duży,Spowodował również duży wpływ na jakość energii w sieciW związku z powyższym jest bardzo istotne zbadanie wpływu wytwarzania energii fotowoltaicznej na jakość energii w celu promowania produkcji energii i bezpiecznej i stabilnej eksploatacji sieci energetycznej.

1 Podstawowa zasada wytwarzania energii fotowoltaicznej

Produkcja energii fotowoltaicznej wykorzystuje efekt fotowoltaiczny obecny na powierzchni półprzewodnika do przesyłania prądu stałego przez światło na obu końcach materiału półprzewodnikowego.Kiedy słońce świeci na półprzewodnikowym węzłem P-N, powstaje nowa para elektron-dziura, a po tym, jak foton pobudza elektron z wiązania kowalentnego, elektron przepływa do regionu N, a dziura do regionu P,powodujący różnicę potencjału między dwoma końcami półprzewodnikaPo podłączeniu obwodu na obu końcach połączenia PN powstaje prąd, który przepływa z strefy P do strefy N przez obwód zewnętrzny,i moc elektryczna zostanie wydana do obciążenia.

2 Struktura i klasyfikacja wytwarzania energii fotowoltaicznej podłączonej do sieci

System wytwarzania energii fotowoltaicznej podłączony do sieci składa się głównie z paneli słonecznych (modulu), sterownika śledzenia wysokiej mocy (MPPT), falownika prądu stałego i bieżącego z kilkoma częściami,z wykorzystaniem tranzystora dwubiegunowego o izolowanej bramie (IG-BT) jako elementu przełącznikowego falownika fotowoltaicznegoWynik prądu stałego z ogniwa słonecznego jest podnoszony przez konwerter prądu stałego-prądu stałego w celu zwiększenia poziomu napięcia, a następnie prąd stały jest przekształcany w prąd zmienny o tej samej amplitudzie,częstotliwość i faza napięcia sieci elektroenergetycznej poprzez falownik prądu stałegoSystemy wytwarzania energii fotowoltaicznej mają strukturę przedstawioną na rysunku 1.

Rysunek 1 Struktura systemu wytwarzania energii fotowoltaicznej podłączonej do sieci

Zgodnie z trybem pracy podłączonego do sieci, system wytwarzania energii fotowoltaicznej można podzielić na trzy formy: podłączony do sieci przeciwprądem,nie podłączone do sieci przeciwprądu i podłączone do sieci przełączaniaSystem wytwarzania energii fotowoltaicznej podłączony do sieci jest bezpośrednio podłączony do sieci energetycznej, nie wymaga akumulatorów magazynowych energii, oszczędza powierzchnię podłogi, znacznie zmniejsza koszty konfiguracji,i deficyt mocy obciążenia jest uzupełniany przez sieć energetycznąW związku z tym system wytwarzania energii fotowoltaicznej podłączony do sieci jest głównym kierunkiem rozwoju wytwarzania energii słonecznej.i jest to również potencjalna nowa metoda wytwarzania energii w tym etapie.

• Wpływ wytwarzania energii fotowoltaicznej podłączonej do sieci na jakość energii w sieci

Produkcja energii fotowoltaicznej jako nowa forma wytwarzania energii, oświetlenie, temperatura i inne zewnętrzne warunki losowości, zmienności,Zmiany przerywane są głównymi czynnikami wpływu wytwarzania energii fotowoltaicznej na siećWśród nich Inwerter DC-AC jest jednym z głównych urządzeń systemu wytwarzania energii fotowoltaicznej podłączonego do sieci.jakość falownika fotowoltaicznego określa, czy jakość mocy wytwarzania energii fotowoltaicznej może w pewnym stopniu spełniać wymagania sieciGdy wytwarzanie energii fotowoltaicznej jest podłączone do sieci, wystąpią problemy takie jak harmoniki, wahania napięcia i migotanie, wtrysk prądu stałego i efekt wyspy,które zmniejszą jakość energii w sieci i spowodują negatywne skutki dla sieciW poważnych przypadkach może zakłócić bezpieczną i stabilną pracę systemu zasilania i samego urządzenia wytwarzającego energię fotowoltaiczną.

3.1Wpływ harmonijny

Produkcja energii fotowoltaicznej polega na przekształcaniu energii słonecznej w prąd stały za pośrednictwem modułów fotowoltaicznych.a następnie poprzez inwerter podłączony do sieci, aby przekształcić prąd stały w prąd zmienną, aby osiągnąć podłączony do sieciW systemie wytwarzania energii fotowoltaicznej inwerter jest głównym urządzeniem do wytwarzania harmonik.Duża liczba zastosowań komponentów elektronicznych mocy w falownikach podłączonych do sieci poprawiła informację i inteligentne przetwarzanie systemu, ale również zwiększa dużą liczbę obciążeń nieliniowych, powodując zniekształcenie formy fali i przynosząc dużą liczbę harmonik do systemu.Opóźnienie prędkości przełączania falownika wpłynie również na wydajność ogólnej wydajności dynamicznej w układzie zasilaniaJeśli pogoda (promieniowanie, temperatura) znacznie się zmieni, zakres wahań harmonik również stanie się większy.Chociaż harmoniki prądu wyjściowego jednego falownika podłączonego do sieci są małe, harmoniki prądu wyjściowego wielu inwerterów podłączonych do sieci będą nakładane po ich równoległym podłączeniu,powodujące zjawisko harmonicznych prądu wyjściowego przekraczające standardPonadto równoległe połączenie falowników umożliwia łatwe wytwarzanie równoległego rezonansu, co prowadzi do zjawiska rezonansu sprzężenia,w wyniku czego rozszerza się specyficzny prąd harmonijny i pojawia się problem nadmiernego zawartości harmonii prądu podłączonego do sieci.

W celu rozwiązania problemu jakości energii po dostępie do energii fotowoltaicznej przedstawiono skuteczne metody tłumienia harmonik:

• Począwszy od źródła wytwarzania harmonii, źródło harmonii jest reformowane w celu zmniejszenia wtrysku harmonii.
• Urządzenie aktywne lub bierne filtry do absorpcji określonej liczby prądów harmonijnych.
• Zainstalować dodatkowe urządzenia kompensacyjne.

3.2 wahania napięcia i migotanie

W tradycyjnej sieci dystrybucyjnej zmiana mocy aktywnej i mocy reaktywnej wraz z upływem czasu spowoduje wahania napięcia w systemie.Zmiana mocy aktywnej systemu wytwarzania energii fotowoltaicznej jest głównym czynnikiem powodującym wahania napięcia i migotanie punktu dostępuWysoki punkt mocy paneli fotowoltaicznych, podstawowych elementów systemu wytwarzania energii fotowoltaicznej, jest ściśle związany z intensywnością promieniowania, pogodą, porą roku, temperaturą i innymi czynnikami,i przypadkowe zmiany tych naturalnych czynników powodują, że moc wyjściowa zmienia się znacznie, co powoduje częste zmiany mocy obciążenia w określonym zakresie, co powoduje wahania napięcia i migotanie na końcu obciążenia użytkownika podłączonego do sieci.

Obecnie rozwiązania problemów z wahaniami napięcia i migotaniem są następujące:

• Optymalizacja strategii sterowania falownikami fotovoltowymi podłączonymi do sieci w celu poprawy stabilności napięcia.

2) Zwiększenie przepustowości zwarcia przycisku podstacji.

3) Po ustaleniu mocy elektrowni fotowoltaicznej, jej współczynnik mocy jest zwiększany w celu zwiększenia całkowitej mocy czynnej,w ten sposób zmniejsza się ilość zmiany mocy reaktywnej i spełnia się wymagania graniczne wahań napięcia.

3.3 Problem z wtryskiem DC

Kolejnym kluczowym problemem, który należy rozwiązać w systemie wytwarzania energii fotowoltaicznej podłączonej do sieci, jest wtrysk prądu stałego.a także ma negatywny wpływ na inne urządzenia w sieciIEEEStd929-2000 i IEEEStd547-2000 jasno określają, że element prądu stałego wprowadzany do sieci przez urządzenie wytwarzające energię podłączone do sieci nie może przekraczać 0.5% prądu nominalnego urządzeniaGłówne powody wstrzykiwania prądu stałego to:

Rozproszenie samego urządzenia elektronicznego mocy oraz niespójność i asymetria obwodu napędowego; 2) zerowe odchylenie i nieliniowość urządzeń pomiarowych w sterowniku dużej mocy;3) Asymetria impedancji linii każdego urządzenia przełącznikowego, wpływ parametrów pasożytniczych i pasożytniczych pól elektromagnetycznych itp.

Obecnie główne metody tłumienia wtrysku prądu stałego obejmują: 1) metodę kompensacji wykrycia; 2) optymalizację i projektowanie struktury złączonej z siecią falownika; 3) oddzielenie kondensatora prosto;4) Metoda wirtualnej pojemności; 5) Transformator izolacyjny urządzenia.

3.4 Wpływ efektu wyspy

Efekt wyspkowania odnosi się do zjawiska, w którym zasilanie siecią jest przerywane z powodu czynników ludzkich lub naturalnych,ale każdy z podłączonych do sieci systemów wytwarzania energii fotowoltaicznej nie wykrywa w czasie stanu wyłączenia sieci, tak aby system wytwarzania energii fotowoltaicznej i podłączone obciążenie nadal działały niezależnie.Wraz z ciągłym rozwojem wskaźnika penetracji dostępu do wytwarzania energii fotowoltaicznej podłączonej do sieci, prawdopodobieństwo wystąpienia efektu wyspy stopniowo rośnie.

• w miejscu wystąpienia efektu wyspy napięcie i częstotliwość znacznie się wahają, co obniża jakość energii,a napięcie i częstotliwość na wyspie nie są kontrolowane przez sieć energetyczną, co może spowodować uszkodzenie urządzeń elektrycznych systemu i uszkodzenia zamknięcia, a także może powodować zagrożenie dla bezpieczeństwa osobistego personelu obsługującego sieć energetyczną.
• W procesie odzyskiwania zasilania powstaje prąd napędowy ze względu na asynchronizm między fazami napięcia, co może spowodować natychmiastowy spadek formy fali sieci.
• Po wystąpieniu efektu wyspy w systemie wytwarzania energii fotowoltaicznej, jeżeli pierwotny tryb zasilania jest trybem jednofazowego zasilania,Możliwe jest spowodowanie problemu asymetrii obciążenia trójfazowego w sieci dystrybucyjnej, a następnie zmniejszyć ogólną jakość zużycia energii elektrycznej przez innych użytkowników.
• W przypadku gdy sieć dystrybucyjna przechodzi na tryb wyspy i polega wyłącznie na systemie wytwarzania energii fotowoltaicznej w celu dostarczania energii elektrycznej,jeżeli pojemność systemu zasilania jest zbyt mała lub nie zainstalowano urządzenia magazynowania energii,, może powodować niestabilność napięcia i problemy z migotaniem obciążenia użytkownika.

W odniesieniu do wpływu efektu wyspy istnieją głównie następujące rozwiązania:

• Optymalizacja metody wykrywania wyspy systemu wytwarzania energii fotowoltaicznej podłączonego do sieci, analiza wpływu wytwarzania energii fotowoltaicznej na wielkość,kierunek i rozkład prądu uszkodzenia w sieci dystrybucyjnej, oraz poprawić technologię wyboru prędkości cięcia obciążenia i podziału wyspy w warunkach usterki.
• Poprawa niezawodności technologii wykrywania wysp, konfiguracja szybkiej i skutecznej funkcji ochrony przed wyspami,dokładnie ocenić stan wyspy w niezwykłych okolicznościach i szybko i skutecznie przerwać połączenie z siecią.

4 Rozwiązanie

4.1Monitorowanie jakości energii elektrycznej online

Urządzenie do monitorowania jakości energii APView500 wykorzystuje wysokiej wydajności platformę wielocore i system operacyjny wbudowany,i mierzy wskaźniki jakości mocy zgodnie z metodami pomiarowymi określonymi w IEC61000-4-30 "Technologia badań i pomiarów - Metody pomiaru jakości mocy". Zintegrowany jest z analizą harmonijną, próbkowaniem form fal, obniżeniem/wzrostem/przerwaniem napięcia, monitorowaniem migotania, monitorowaniem nierównowagi napięcia, rejestrowaniem zdarzeń, kontrolą pomiarów i innymi funkcjami.Urządzenie osiągnęło standard klasy IEC61000-4-30A w zakresie standaryzacji metod pomiaru parametrów wskaźnika jakości mocy, dokładność pomiarów parametru wskaźnika, synchronizacja zegara, funkcja oznaczania zdarzeń i inne aspekty,i może spełniać wymagania monitorowania jakości mocy w systemach zasilania o napięciu 110 kV i poniżej.

4.2 Urządzenie zabezpieczające przed wyspą

W przypadku gdy urządzenie antywyspowe wykryje występowanie nieprawidłowych danych, takich jak odwrotna moc, mutacja częstotliwości itp., tj. wystąpienie zjawiska wyspy,urządzenie może współpracować z wyłącznikiem, aby szybko odciąć węzeł, aby stacja i strona sieci elektrycznej były szybko oddzielone i zapewniły bezpieczeństwo życia całej elektrowni i związanego z nią personelu konserwacyjnego.

4.3 Wprowadzenie produktu

5 Wniosek

Z gwałtownym rozwojem chińskiego przemysłu wytwarzania energii fotowoltaicznej rośnie zainstalowana zdolność i ilość energii fotowoltaicznej podłączonej do sieci.który znacząco wpłynął na jakość energii w sieciW związku z tym konieczne jest zbadanie wpływu wytwarzania energii fotowoltaicznej podłączonej do sieci na jakość energii w sieci.Niniejszy artykuł analizuje podstawową zasadę i cechy strukturalne wytwarzania energii fotowoltaicznej, wyjaśnia przyczyny fal harmonijnych, wahania i migotania napięcia, wtrysku prądu stałego i efektu wyspy w wytwarzaniu energii fotowoltaicznej podłączonej do sieci,i proponuje wykonalne środki mające na celu poprawę jakości energii, co ma pewne znaczenie odniesienia dla dalszej poprawy jakości energii wytwarzanej w elektrowniach fotowoltaicznych.

Odnośniki

[1] Li Hailong,Huang Hongbin,Tan Xiaodon.Analiza wpływu wytwarzania energii fotowoltaicznej podłączonej do sieci na jakość energii [J].201973-75.

[2] Wang Yunguo.Analiza wpływu wytwarzania energii fotowoltaicznej podłączonej do sieci na jakość energii [J]. Technologia i sprzęt rolniczy,2012,(08):53-54.

[3] Xu Wenli, Bao Wei, Wang Jubo.etc Przegląd badań nad wpływem zasilania rozproszonego podłączonego do sieci na jakość energii [J]. Technologia zasilania,2016, (12):2799-2801.

[4] Ding Ming, Wang Weishen,Wang Xiuli.etc Przegląd wpływu wielkoskalowej produkcji energii fotowoltaicznej na systemy energetyczne [J].

[5] Bao Dangquan.Wpływ i środki zaradcze rozproszonej wytwarzania energii fotowoltaicznej podłączonej do sieci w sieci dystrybucyjnej [J]. China's new Technology and New Products,2017, (06) 71-72.

[6] Guo Yuhang.Dyskusja na temat wpływu i przeciwdziałania podłączonym do sieci rozproszonemu fotowoltaicznemu na sieć dystrybucyjną [J].

[7] Zhou Xingyu. Przegląd wpływu wielkoskalowej produkcji energii fotowoltaicznej na system energetyczny [J]. China Equipment Engineering,2017, ((01):157-158.