光伏发电并网及电量计量问题的探究

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1、第l5卷(2013年第l2期)电力安全技术Z光伏发电并网及电量计量问题的探究高晓雷(常州供电公司，江苏常州213163)[摘要]综合近年来国内外光伏发电及电量计量问题的研究现状，分析了太阳能发电并网的系统构成，并着重分析了光伏并网中逆变器控制策略及电流环、锁相环的作用；分析了光伏发电对电网网损的影响，并得出电站容量与配电网有功损耗直接相关，容量较小时应接入线路末端，容量较大时，应接入线路首端；探讨了双向电量计量问题，并提出改善措施。[关键词]太阳能；光伏发电；并网；电量计量近年来，光伏发电产业发展态势十分乐观

2、，各图1所示。逆变器的控制目标是维持交流电流为稳种能源规划显示，到21世纪中叶，全球光伏发电定的正弦波，具有以下2个特点：总量将占总发电量的20％左右；我国在十二五规(1)输出端直接与电网相接，而区域电网是扰划期间，光伏发电装机容量将达到35GW。由于动的；太阳能发电受季节、昼夜、光强不稳定等因素的影(2)并网的电流必须与电网电压的频率相同、响，其并入电网对电力系统的稳定性有一定的冲相角相同。击，世界各国学者都围绕光伏发电并网对电能质量的影响这一课题做了相关研究。NikkhajoeiH等人⋯结合Maflab工

3、具对分布式电源建立了数学模型，并对其影响因素进行了理论分柝陈卫民等人针对光伏发电并网问题，将其进行孤岛分层，并通过控制各个孤岛对光伏发电并网进行调整；张泽云等人分析了分布式电源并网对电网运行状况的影响，并着重阐述了分布式能源并网的保护装置。1光伏发电并网技术光伏并网设备可将光伏电池中的直流电转换为50Hz的交流电，其主要设备为逆变器、滤波电路图1光伏并网控制框图和控制电路。光伏并网设备所采用的系统可分为带蓄电池的可调度式系统和不带蓄电池的不可调度式1．2电流环系统。可调度式系统可以抵抗一定的外界因素，当逆变器

4、中的电流环可以随着电流基准迅速变停止光照时仍能实现一定时长的供电，但较不可调化，其工作过程为：首先计算瞬间并网电流与基度式系统增加了蓄电池，因此成本较大。准并网的电流的差值，再经过比例环节、积分环1．1逆变器控制策略节调节过程得到调制波，经过脉冲宽度调制逆变器是并网的重要设备，主要由电子元件组(SinusoidalPWM，简称SPWM)，再经放大后得成，具有抗干扰、过载保护、限流保护等特点，其到与电网频率相同、相角相同的正弦波电流。其比好坏直接关系供电质量和电网性能，其控制框图如例环节、积分环节闭环传递函数框

5、图如图2所示。一一Z电力安全技术第l5卷(2013年第12期)s_变压器的视在功率；s一变压器的额定容量。根据式(1)、(2)、(3)、(4)对光伏发电并网后进行潮流计算，以不同容量光伏电站接入10kV电图2光伏并网闭环传递函数框图压母线为例，得到双绕组变压器损耗、线路损耗、总损耗计算结果如表1所示。1．3锁相环由于并网的电流必须与电网电压的频率相同、表1光伏电站并网线路损耗计算MW相角相同，因此需要时刻跟踪区域电网的相位，这需用到锁相环技术(PLL)。PLL是一个闭环系统，它可以跟踪区域电网的频相响应。当前

6、，常用的PLL技术有模拟锁相环、数字锁相环、混合锁相环、软件锁相环等。锁相环的基本工作流程如图3所示。由表1可以看出，电站的容量会影响配电网有功损耗，容量较小时应接入线路末端，以降低有功损耗，容量较大时，应接人线路首端；光伏发电并图3锁相环的基本工作流程网对双绕组变压器的损耗大小与其电站容量有关，容量越大，变压器的损耗越小。2光伏发电对电网网损的影响3电能计量研究光伏发电并网后会对配电网产生网络损耗，电流在配电网电阻产生的有功功率损耗为：光伏发电系统属于分布式系统，除大型电站之外，还有许多居民用户。若光伏发电

7、系统发出的电△PL=I~Ri=Ri(1)Uj除了承担居民负荷外仍有结余，即可输送到电网；电流在配电网电抗产生的无功功率损耗为：若光伏发电系统发出的电不足以承担居民负荷，就△QL=I~Xi：罢Xi(2)需要从电网获取电量。光伏并网发电系统简图如图U24所示。针对光伏发电的这一特性，需要设计一种光伏发电并网双绕组变压器有功功率损耗：双向智能电表。q△尸T=△尸s(÷)+APo(3)NM———呻-．光伏发电并网双绕组变压器无功功率损耗：(us％)s2(／o％)SN(4)△：——+——100SN100式中：P一线路末

8、端的有功功率；一．线路末端无功功率；十j。D一线路末端电压；本地负载冠一线路电阻；图4光伏并网发电系统一线路电抗；△尸双绕组变压器的短路损耗；智能电表实现了图4中A点与B点的电量计％一双绕组变压器的短路电压百分数；量，A点的电能是单向流动到M的，而B点的电厶％一双绕组变压器的短路电流百分数；能流动却是双向的。处理器发出的脉冲信号被电能一—第l5卷(2013年第12期)电力安全技术Z预防10kV农网小