文档介绍：大型并网光伏电站技术管理探析
(1中国能源建设集团天津电力设计院有限公司天津 300400; 2天津市泰能电力开发工程有限公司天津市 300400)
摘要:本文综述了大型光伏电站在光伏阵列、变换器以及并网方面存在的一些问题,阐述了其主要特征和关键技术领域的新动态,总结了对国内大型光伏电站建设和运行的一些启示,并对大容量光伏并网发电的技术方向和未来发展趋势进行了探讨和展望。
关键词:光伏阵列;逆变器集群;光伏电站;并网
1引言
建设大型并网光伏电站是大规模集中利用太阳能的有效方式。随着系统成本的持续降低和发电效益的不断提高,大型并网光伏电站具有广阔的发展前景。但是,国内外若干大型并网光伏电站的运行经验表明:大型光伏阵列的固有温度特性和组合特性可能会导致电站出力减小;除了随机波动性较大之外,谐波、不对称、闪变等电能质量问题也影响着光伏并网[1];电网的非理想电源特性对逆变器并联运行将产生一定影响;电网从自身安全运行的角度出发,对大容量并网光伏电站提出了新的要求。
2大容量并网光伏电站的新问题
由于各个光伏阵列的最大功率点不同,直流母线电压的控制无法跟踪每个光伏阵列的最大功率
点。更严重的是,直流母线并联为逆变器之间的零序环流提供了通路。在各台逆变器单独控制、触发信号不同步的条件下,即使入网电流纹波小,单逆变器输出电流纹波也会加大,逆变器侧滤波电感负担加重,噪声、发热厉害。
有的光伏电站无直流母排上的并联开关,使逆变器各自跟踪对应光伏阵
列的最大功率点运行。与单台集中式逆变器类似,这种方案的逆变器在光照不足时逆变效率大大降低,同时,低光照强度下的电能质量问题也更加恶化。
对逆变器集群进行控制的方式有集中控制、主从控制和对等控制。通过合理设置各逆变器的输出特性,实现自动协作,减小相互之间的影响,使得逆变器集群作为一个整体稳定运行。而目前,多数光伏电站示范工程的逆变器集群无相应的集控策略,相互之间存在影响,这也是其非理想特性之一。
因此,需要研究改进的控制算法或其他措施,及逆变器集群控制方案,避免逆变器并联时产生环流,提高低光照条件下的转换效率。
光伏发电并网逆变器容易产生谐波和三相电流不平衡等问题,同时,输出功率的不确定性易造成电网电压波动和闪变。目前,谐波问题是制约光伏电站并网最主要的问题之一,很多大型并网光伏电站存在谐波超标问题,在低光照运行条件下更加突出。谐波形成和相互作用的机理复杂,由于大型并网光伏电站一般采用LCL滤波,且很多光伏电站通过长距离输电线缆接入弱电网,滤波电容可能引起谐振从而造成某些次谐波放大。大型并网光伏电站的运行经验表明:即使单台逆变器输出电流谐波较小,多台并联后整体输出电流的谐波也有可能超标。此外,实际的电网电压往往也包括谐波成分,造成逆变器输出谐波电流。
需要从来源和传输2个方面揭示谐波的形成和演化机理,据此采取抑制措施。
目前,对LCL滤波器的谐振和电网谐波模型已有较多研究,但光伏电站应用这些技术较少,且大型并网光伏电站的实际情形与谐波抑制理论相结合的研究还不多。
大规模光伏发电并网会对电网产生一系列的不良影响:光伏发电的间歇性出力直接造成电网的电压波动,无旋转惯量的电流源并网接入使得