大容量并网光伏电站技术分析

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1、大容量并网光伏电站技术分析摘要：由于光伏发电具有高效以及环保等特点，在近年获得快速发展，建设 光伏电站过程中，并发光伏电站是主要形式。对此本文阐述了并网光伏电站概述 介绍了大容量并网光伏电站关键技术，分析了大容量光伏电站并网稳定性，同时 提出几点优化策略。关键词：大容量并网；光伏电站；技术分析前言：现阶段，我国大容量光伏电站基本上在运行阶段，并未建立统一设计 规范与接入标准，同时对并网光伏电站规范化生产和电站规范管理等工作会产生 一定影响，同时大容量光伏在电力系统稳定性以及安全等方面的要求较为严格， 开展规划设计工作室，若是不对电网交互等方面展开全面分析，则会造成严重发 电故障，进而造成经济损

2、失。要想保证大容量光伏发电有序开展，应该积极研究 其在电网稳定性等方面硬性的影响。广州发展阳山太平 50MW 农业光伏项目，该项目投资方为广州发展集团，位 于广东省清远市阳山县太平镇，属于“农光互补”项目。项目所在地土地性质为 山地，利用土地面积约1171亩，规划装机容量50MWp。项目新建一座110kV升压 站，1台50MWVA主变压器及成套GIS配套设备，采用110kV架空线路接入110kV 气功变电站1。1 并网光伏电站概述并网光伏电站主要是由并网接入、逆变以及光伏发电三个系统构成。并网系 统中逆变器、电池组件以及直流配电柜等为基本设备，另外涵盖环境监测以及电 站监控等设备。并网光伏电站

3、的运行模式，主要是基于太阳辐照条件，借助太阳 能组建阵列实现电能输出，并利用直流汇流箱向直流配电柜进行输出，向电网配 电侧或是用户侧并入并网逆变器。发电系统不需要对储能问题进行考虑，基于电 网支撑充分利用电能2。2 大容量并网光伏电站关键技术首先，最大功率点跟踪，即MPPT。MPPT主要借助对光伏列阵端电压进行调 整，保证在各种环境与气候条件下，光伏列阵能够实现有效输出。应用不同的太 阳能电池构建电池板，按照所需电流以及电压，可以通过相应数量小电池进行串 联处理。所有电池均是应用 PN 结半导体进行构建。其次，扰动观察法。在不同小控制周期中，借助对太阳能电池的输出电压进 行控制，将小扰动步长施

4、加其中，之后对变化情况展开比较，获得扰动前以及扰 动后的输出功率。扰动后功率可能比扰动前功率大，此种情况会导致基于此扰动 方向条件，会增加输出功率。再次，防孤技术。处于孤岛状态，会造成以下问题。维护人员开展输电线 路维修工作时，存在触电风险。部分配电系统会对继电保护能力产生一定影响。 在光伏发电站向电网中并入之后，会自动改变电网电流流向、大小以及电网结构 等，此时会触发相关保护装置。在电网出现故障之后，会启动继电器，进而保护 电路。所以，出现故障之后，光伏电站中保护装置即能够自动予以保护，降低错 误动作3。3 大容量光伏电站并网稳定性分析及措施3.1 大容量光伏电站并网稳定性分析（1）大容量光

5、伏对于电网潮流稳定性的影响分析。对于配电网而言，接入 分布式发电系统之后，会导致潮流方向出现变化，即潮流反向。计算潮流时，应 该处理方向变化以及输出功率恒定性等方面问题。计算潮流时，分布式发电模型 存在一定差异，有效直接控制特性和运行方式对其模型具有决定性影响。可以将 发电模型设定为PV节点与PQ节点。光伏电站在电网潮流以及节点输出功率方面 产生直接影响，促使电网不确定性不断增加，另外也会影响网损。（2）电网网损稳定性分析。潮流分布与线路损耗之间的关联较为密切，若 是分布式发电影响潮流分布，则电网网损也会受到一定影响4。见下图。图 1 光伏发电站接入电网的示意图光伏电站接入配电网之后，对于线路

6、电阻可以选择借助；、，单位是Q。 对于负荷侧与电网侧电压选择U进行表示，单位是V。电流可以选择I表示，单 位是A。那么负荷侧的复功率为：（1）若是电网中没有接入光伏电站，采用以下方式计算损耗：一皿 （2）接入光伏电站之后，电网损耗会出现变化，计算方式如下：通过分析公式（2）与公式（3）则可以获得网络变化情况，见下式：若是变化量低于 0，接入光伏电站可以充分减少电网损耗，若是变化量高于 0，则会导致网损增加。因此，要想充分减少网损，应该借助科学计算与设计 进而有效减少网损问题。（3）电网电压稳定性。光伏发电站主要与电网馈线终端、网络终端金子能够连接，极易出现反潮流问题，使得负荷侧电压高于变电站侧

7、，进而造成负载侧 电压超出国家标准。同时，光照变化也会对光伏的输出电流产生影响，此过程中 会形成电压波动，使得无功/电压调节系统动作更加频繁。在夜间光伏发电站运 行过程中停止，不会提升电压，借助逆变器即能够对线路进行无功补偿。光伏电站在影响电压过程中，会发生电压闪变与波动问题。太阳辐照度出现 变化时，电站出力也会出现变化，极易造成局部电网电压闪变以及波动问题，若 是同时发生负荷改变问题，则会时电压闪变与波动问题加剧5。3.2 保证光伏电站并网稳定性策略（1）光伏组件选型。广州发展阳山太平 50MW 农业光伏项目，选择具有以下 特点：组件通过了 TUV和JET等检测机构认证，其在极端（温度、载荷

8、、撞击） 条件下仍具备良好性能；权威第三方测试验证的良好弱光性能；多单晶硅组 件 25 年线性功率保证，每年仅 0.7%的线性衰减。该项目选择的光伏组件性能参 数见下表。表 1 广州发展阳山太平 50MW 农业光伏项目光伏组件性能参数*测算条件：辐照度二(1+O.lBiFi) 1000W/m2，环境温度=25C, AM=1.5。当地处于山区，可能出现冰雹气象灾害，通常合格光伏组件产品会经过冰雹测试（直径25mm，冲击速度23m/s），能够承受冰雹的冲击（2）光伏方阵工作方式。主要涵盖两种工作方式，就是自动式跟踪以及固 定式安装两种类型。固定式工作时，涵盖可调倾角以及固定倾角两种形式，其 中，可

9、调倾角涵盖月度、季度等多角度调节形式。自动跟踪模式，主要涵盖双 轴跟踪与单轴跟踪两种类型。其中，单轴跟踪模式涵盖斜单轴以及水平单轴两种 方式，从固定倾角由东至西对太阳轨迹进行跟踪。双轴跟踪，即全跟踪模式，在 太阳轨迹随着季节发生位置变化过程中，对倾角与方位进行变化。根据我国地面 光伏发电系统中，光伏列阵工作方式具体应用情况，选择lMWp光伏列阵进行分 析，比较两种工作方式的各项参数，如下表所示：表2 lMWp列阵中跟踪式与固定式工作情况通过对上述两种方式进行对比，能够发现：固定式的固定倾角模式，在建设 初期基本上无需维修支架系统，可调倾角模式在后期工作过程中，需要不断调整 支架角度，同时对于操

10、作要求较为严格，后期需要投入大量物力以及人力提供保 障。自动跟踪模式虽然能够提高发电量，然而其初期建设成本较大，并且在后期 还需要开展相关运维工作，具有较高成本费用，同时光伏方阵同步性在机械传动 以及机电控制方面具有严格要求，另外在场址区域以及相似特殊气候条件下，缺 乏大规模应用可靠性验证数据，在我国沙漠地区的应用不足，现阶段，我国几乎 没有可以生产可靠跟踪系统的企业。基于广州发展阳山太平 50MW 农业光伏项目 规模较大考虑，以控制建设成本角度分析，最终选择固定式工作方式。（3）逆变器选型。逆变器电压、电流分别为 100kW（400V、158.8A）、125kW （500V、1604.4A）

11、、136kW （540V、160.4A），其中电压较大的为 136kW 逆变器，从电压损失考虑，直流线缆损耗P损=I2R，当线缆长度和线径确定，电 阻R定，电流下降，低压线缆损耗和设备损耗减少，发电量得到提高，即在低 压交流电缆长度一致的情况下100kW逆变器线缆损耗较大。逆变器直流最大输入 串数分别为：100kW （18串）、125kW （20串）、136kW （24串）在不采用其他外 加设备的条件下逆变器最大输入功率分别为：100kW（127.98kW，超配比为1.28 倍）、125kW （142.20kW 超配比为 1.14 倍）、136kW （170.64kW 超配比为 1.25 倍）

12、，若125kW逆变器采用Y型端子将两个组串并联为一串，则超配比为1.25 倍，但目前Y型端子尚未广泛应用7从技术方面考虑，逆变器输出电压高低压线缆损耗和设备损耗减少，优先考 虑125kW与136kW2种型号逆变器，但由于125kW逆变器直流侧输入路数较少， 在不添加其他外置设备的情况下超配较少，会导致逆变器单瓦成本升高，因此从 技术方面优先选择 136kW 逆变器；从经济方面考虑，3 种型号逆变器由于直流 电缆与低压交流电缆长度关系，采用1 OOkW逆变器成本相对较高，采用136kW 逆变器成本相对较低，但价格差距不明显。综上所述，本项目推荐采用单机功率较大的136kW组串式逆变器。（4）光伏

13、方阵设计。要想充分保证逆变器具有良好转换效率，应该结合逆变器参数情况，对组件展开串联与并联处理。主要结合逆变器功率最大值情况下 的跟踪电压情况确定串联数量，对于光伏组串最优工作点，电压应该始终保持在 逆变器功率最大值情况下跟踪电压的范围。对于总并联支路数量，主要根据逆变 器输入功率最大值情况确定，保证光伏方阵功率始终控制在逆变器功率最大值以 内。光伏组件正常工作时的温度范围在-4085C之间，在温度变化过程中，其 开路电压以及输出功率也会变化，因此需要对温度因素进行充分考虑，开展温度 系数修正计算，为使逆变器的转化效率达到最佳值，提高光伏系统效率。组串输 出电压要在逆变器的最大跟踪电压范围20

14、01000V内；根据GB507972012光伏 发电站设计规范中的计算规定，光伏方阵中，同一光伏组件中各光伏组件的电 性能参数宜保持一致，4结束语将光伏电站并入配电网中，会引发相关问题，并入大容量光伏时，应该全面 严格考虑电网运行以及电网规划工作，并积极引进成熟技术。光伏并网会引发系 统震荡以及谐波放大等效应，需要通过合理设计进行处理。对于光伏设备而言， 提升电网效率可靠性以及容量等，将成为相关产品的竞争焦点，保证光伏设备满 足该标准，能够充分借助太阳辐射能源为人们提供电能。参考文献：1 谢小平，魏显贵，庞秀兰，等.百兆瓦级光伏电站关键技术研究J.国企管理, 2018(21):78-87.2

15、陈知泽.我国新形势下大型并网光伏电站关键电气设计研究J.信息周刊， 2018(25):109-109.3 程成，史志寒， 吴鹏鹏，等.光伏电站并网对配电网线损率影响的研究J.山东工业技术，201 & 275(21):212-212.4 陈金波，薛峰.分布式并网光伏发电站系统应用与技术分析J.科技创新与应用， 2019， 276(20):154-155.5 黄亚星.集中式并网光伏电站防雷与接地技术研究与应用J.建筑工程技术与设计， 2018， (23):625-625.6 唐一铭，顾文， 莫菲，等.大型并网光伏电站有功功率控制策略与试验分析J.科学技术与工程，2019, 19(11):153-160.7 向加佳，刘顺成， 周灿. 采用盒式鲁棒优化的并网光伏电站极限容量计算J.湖南电力，2019, 39(04):27-30.简介：霍全喜；1985.11，男，汉族，河北省保定市人，哈尔滨工程大学， 本科学历，工程力学专业，从事光伏新能源领域，参与多个光伏电站的建设、设 计工作。