分布式光伏发电对配电网供电电压的影响研究
王一
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王一,. 分布式光伏发电对配电网供电电压的影响研究[J]. 电力研究,2021.4. DOI:10.12721/ccn.2021.157038.
摘要:
随着分布式光伏市场化政策的出台,光伏组件成本呈现不断下降趋势,光伏发电逐渐走近人们的生活。光伏的高效发电是分布式光伏发展的关键。所以,本文就影响光伏发电的因素进行分析,对分布式光伏发展影响条件进行总结,为分布式光伏的更好发展提供借鉴。
关键词: 分布式;配电网;光伏发电
DOI:10.12721/ccn.2021.157038
基金资助:

引言

当前,资源、环境等问题不断加剧,发展新能源是调整产业结构与经济转型的重要途径。太阳能具有清洁、广泛、安全、丰富等优势,人们需要分析光伏发电各环节的影响因素,提高光伏发电利用率,为光伏的更好发展奠定基础。国内外对于光伏组件的制造、设计、安装和转换效率等影响因素已有相关研究。当地气象条件(如光照、温度、湿度)不仅会影响光伏出力,也会影响组件测控。各种影响因素之间存在关联,除了分析当地辐照、气象等光伏发电所需的条件外,人们需要综合考虑,以达到发电效益的最优化。

1.光伏发电主要功能原理

太阳能电池板主要功能是利用光伏效应将采集的太阳能转化为直流电能, 再经由汇流箱和直流柜汇集,通过逆变器转化成标准工频电能, 一部分直接由用户“消化使用”, 另一部分通过升压系统就近并入高压电网, 缓解电网压力, 实现节能减排的效果. 由此可见, 逆变器是整个系统运行的桥梁和核心, 只要对逆变器实现监测管理, 便可以掌握整个系统的运行状况. 数据采集器主要功能便是采集逆变器、温度仪和辐照仪等设备数据、状态和告警信息, 通过 GPRS 远程传到服务器, 进行规约解析、信息存储、数据展示. 分布式光伏发电管理系统。

2.光伏发电技术的基本情况

光生伏特效应其实就是光伏发电的基本原理,光伏发电中的电池在其中发挥着至关重要的作用,电池将太阳光进行吸收,在太阳光进入到电池中以后由电池将其转换,转化生成光生电子,而光生电子又会与空气形成隔离反应,由此电荷产生,电荷在日积月累之下,汇集形成了光生电压,这就是光伏发电的基本原理。在电场的帮助之下,为光伏电池接入了负载,光生电子以流出的方式,让电能被输出与被运用,最终真正的完成了太阳能转化为电能的工作。其次,对于太阳能光伏发电技术,在我国建筑工程中的应用还不是很广泛,我国至今还存在着自主创新能力薄弱的情况与问题,所以建筑工程中的相关工作人员不要有 “闭门造车 “的工作态度与心理,要积极、主动的去学习国外先进的光伏发电技术,例如,我国有些企业只重视产品的生产能力,对于研发能力比较忽视; 或者光伏产品的转化效率偏低,一般不超过五分之一,非常容易受到温度、灰尘等等因。

3.分布式光伏发电对配电网供电电压的影响

3.1影响配电网安全运行

当大量分布于不同地区的分布式光伏发电站接入配电网之后,在逆变器反孤岛功能的作用下,配电系统的潮流功率方向将会被改变。对于传统的继电保护设备来说,因为自身都是带有方向的,所以难以正常发挥应有的继电保护功能,形同虚设。配电网的安全自然也就难以得到保障。

3.2电压闪变

当电网中的负荷发生瞬变时,将会导致配电网中的电压产生闪变现象,严重影响配电网的电能质量。分布式电源运行具备一定随机性,导致出力情况存在一定的波动,特别的容量较大的分布式电源并网,将会由于出力的频繁变化引起电压闪变。同时,在分布式电源的调度过程中,由于人员操作不当,也会导致电压的闪变情况发生。

3.3影响配电网的电压分布

分布式光伏发电系统的接入位置对配电网的电压分布有较大影响。这表现在:其接入位置越接近链式配电网末端,对配电网电压的提升作用越明显。若将发电容量较大的光伏系统接在配电网末端,将可能导致电压越限。

3.4环境与系统因素

由于所处地区与安装条件的不同,分布式光伏发电量不仅受本身系统设备的影响,也受当地环境的影响。光伏板通过太阳光辐照将光能转换成电能,组件所处环境直接影响光电转换,如光照、温度等。光伏发电器件构成及各器件受环境影响的因素,在光伏系统实际运行过程中,转换效率、组件放置、系统损耗都会对其发电造成影响。太阳辐射太阳辐射经过大气层后,由于散射、反射、热传导等原因,其达到地表时会丧失一部分能量。虽然实际传到地面的光照能量也很庞大,但由于能量密度不高、照射有间歇性及能量转换和传输损失等情况,因此如何增大光照的利用率十分重要。不同季节、地理位置和大气活动等对辐照量都会产生影响,不同条件对光照的影响。辐照量的计算对光伏发电的安装、预测等都有着重要作用。光伏板因辐照方向多采用倾斜面安装,若已知地理方位及全年各月水平面上的平均太阳辐射资料(总辐射量、直接辐射量或散射辐射量),便能算出不同倾角斜面的全年各月平均太阳辐射量。

3.5组件遮挡、组串失配

在光伏发电系统中,组件直接置于外界,表面落尘落叶、鸟与虫的活动、积雪等遮挡会影响组件受光与温度变化,并且由于电池片性能存在差异,串联后单体电流的不同令整体电流损失,使得连接成的光伏组件输出总功率小于各单体电池片输出之和,这种情况被称作太阳能电池的失配。不同厂家光伏电池的光伏特性也有差别,组件局部遮挡、失配会形成热斑甚至造成整个组件损坏。

3.6影响多重节点下的特定负荷搭配方式

在不同时段的电压路径下,多重节点需通过特定负荷进行搭配。在网络架构实际运行中,电源功率应设定为 0,若引入实际因素,则需将节点负荷、等值阻抗一并考虑在内。注入功率时,若从开始到后期的节点在光伏电压构架下进行,会发生电压缩减现象,导致线路损耗增加,并使电力企业成本增加。

3.7 经济因素分布式光伏必须具有良好的光照条件与足够的辐照时间,才能保证相对稳定的电力电量输出。其在应用模式下应能满足用户要求,多余电量对电网进行有效的补充,以减少电网在用电高峰时的负荷需求以及设备、场地、电力输送等的成本。同时,光伏系统安装和运维成本、设备利用率、回报时间与投资利润率也是分布式光伏发展的重要因素。

3.8防雷接地设计的影响

一般建筑物光伏发电设施均设置在屋顶位置,所处的环境比较特殊,需要着重考虑发电设施的直击雷、感应雷的防护问题。在直击雷防护方面,充分利用现有建筑物屋面装设的接闪带及避雷网,将光伏发电系统太阳能电池板、汇流箱、逆变器的金属边框、金属支架等金属构件与屋面接闪带可靠连接。在感应雷防护方面,对于感应雷引起的过电压保护,主要采用在直流侧和交流侧分别装设电涌保护器,以防护过电压对设备的损坏。

结束语

近年来,随着能源监控系统的使用、推广与应用,我们可以发现,能源监控系统不仅仅只有监控、收费等常见功能,在后期运行维护过程中,对于发现故障和判断故障也有一定的作用,也可以作为节能改造、绩效考核和错峰生产的依据。所以,只要合理利用和发掘,我们就会发现能源监控系统的更多的功能,为后期使用过程中遇到的问题提供数据支撑,为解决问题提供数据依据,更加方便我们的工作。

参考文献:

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