深度解析光伏系統發電量低之電網因素
光伏產業網訊
發布日期：2017-12-04
核心提示：
光伏系統安裝之后，用戶最關心就是發電量，因為它直接關系到用戶的投資回報。影響發電量的因素很多，組件、逆變、電纜的質量、安裝朝向方位角、傾斜角度、灰塵、陰影遮擋、組件和逆變器配比系統方案、線路設計、施工、電網電壓等等各種因素都有可能。
光伏系統安裝之后，用戶最關心就是發電量，因為它直接關系到用戶的投資回報。影響發電量的因素很多，組件、逆變、電纜的質量、安裝朝向方位角、傾斜角度、灰塵、陰影遮擋、組件和逆變器配比系統方案、線路設計、施工、電網電壓等等各種因素都有可能。本文主要討論電網電能質量對系統的影響。
電網的電能質量包括：電壓偏差、電流偏差頻率偏差、電壓波動或者閃變，三相不平衡，暫時或者瞬態過電壓，波形畸變，電壓暫降等等。
1、電網電壓超范圍
電網的電壓和頻率不是恒定不變的，會隨著負載和潮流的變化而變化，而逆變器的輸出電壓跟隨電網電壓。但是在電網異常時，需要逆變器停止供電，國家能源局給出的標準。
7.7.1.2交流輸出側過電壓/欠電壓保護
逆變器交流輸出端電壓超出電網允許電壓范圍時，允許逆變器斷開向電網供電，切斷時應發出警示信號。除大功率逆變器外對異常電壓的響應時間應滿足表1的要求。在電網電壓恢復到允許的電壓范圍時逆變器應能正常啟動運行。
注1:最大脫網時間是指從異常狀態發生到逆變器停止向電網供電的時間。
注2:對于具有低電壓穿越功能的逆變器，以低電壓穿越功能優先。
表1
下面兩種情況電網電壓會偏高：一是靠近降壓變壓器的地方，為了保證離變壓器較遠的地方電壓正常，考慮到線路電壓損耗，一般都會將變壓器輸出電壓拉高；二是光伏發電用戶側消化不了，輸送到較遠的地方要提高電壓，造成逆變器輸出側電壓過高，引起逆變器保護關機。這時候有三種方法：一是加大輸出電纜線徑，因為電纜越粗，阻抗越低；二是移動逆變器靠近并網點，電纜越短，阻抗越低，三是手動調整逆變器電壓范圍，但不能調得太高，超過270V有可能損壞用戶其它用電設備。
2、電壓波動，閃變和諧波
光伏逆變器向電網輸送電能，電網質量的好壞也會對逆變器產生影響。在一些機械加工廠，有行車、電焊機、龍門銑床等大功率設備，和一些電弧爐工廠，設備開啟和關斷之間，電能變化非常劇烈，電網來不及調整，電壓短時間在320-460V之間變化，同時伴隨大量的諧波，電網中存在的諧波和不平衡負序分量將導致光伏系統輸出有功功率波動，且電網電壓畸變率越高，光伏系統輸出有功功率越小；也會輸出電流畸變,且電網電壓畸變率越高，光伏系統輸出電流THD越大。
電力諧波分為電壓諧波和電流諧波，電壓諧波與基波的比值遠比電流諧波與基波的要小。影響電壓諧波的主要因素為負載瞬間出現的尖峰電流，因為供電線路存在電阻值，電流流過時產生電壓壓降，此電阻與負載串聯，導致負載電壓波形有瞬間噪音波形出現，形成諧波。電流諧波則由負荷的特性產生，所有的非線性負荷都能產生諧波電流。
光伏逆變器的MPPT功能，組件的輸入功率有多大，逆變器輸出功率就有多大。而逆變器輸出功率則是和電壓和電流有關，當電網電壓劇烈波動時，逆變器調整能力有限，有可能造成光伏逆變器經常重啟，嚴重的情況還有造成逆變器內功率器件過壓炸機，電解電容過流爆開。
在電網質量較差的地方安裝光伏系統，需要實時監控，還要增加電能質量改正的設備，如有源濾波器APF,靜止無功發電器SVG等，并對這些設備和電網的參數進行實時監控。