安科瑞 劉邁
1 概述
隨著全球對可再生能源需求的增加,,分布式光伏電站的建設和發(fā)展迅速。然而,,分布式光伏電站的運行過程中面臨著一系列問題,,比如導致企業(yè)關口計量點功率因數過低、諧波污染等,。這些問題不僅影響光伏電站自身的運行效率,,還會對企業(yè)內部電網的穩(wěn)定性和電費成本造成負面影響。為此,,安科瑞公司推出了一系列電能質量治理產品,,針對分布式光伏電站引起的企業(yè)關口功率因數過低、諧波污染等問題提供解決方案,。
2 分布式光伏電站導致的主要電能質量問題
2.1 關口功率因數過低
企業(yè)屋頂光伏發(fā)電量較大基本能滿足企業(yè)內部負荷電能消耗量的時候,,企業(yè)用電大部分電能取自光伏電站,光伏發(fā)電功率因數接近1,,關口計量點只需從電網吸收少量有功電能甚至倒送電,,而從電網獲取的無功需求變化不大,當內部電容補償達不到要求或者不能正確動作時,,會直接造成企業(yè)關口功率因數降低而導致被考核電費造成損失,。從實時功率因數計算公式(1)和功率因數考核計算公式(2)均可以看出,分布式光伏發(fā)電場景下,,Q(Eq)保持不變,,P(Ep)變小,,功率因數也會減小。
Cosφ實時=P/√P2+(|Qin|+|Qout|)2 (1)
Cosφ考核=Ep/√Ep2+(Eqin+Eqout)2 (2)
-P為正向有功功率,,即企業(yè)向電網需求有功功率,;
-Qin為正向無功功率,即企業(yè)向電網需求無功功率,;
-Qout為反向無功功率,,即企業(yè)向電網輸送無功功率;
-Ep為考核周期內有功電量,,即企業(yè)向電網需求有功電量,;
-Eqin為考核周期內正向無功電量,即企業(yè)向電網需求無功電量,;
-Eqout為考核周期內反向無功電量,,即企業(yè)向電網輸送無功電量;
2.2 諧波污染
相關標準對光伏并網逆變器的電能質量均有明確要求,,比如NB/T 32004-2018 《光伏并網逆變器技術規(guī)范》明確要求光伏并網逆變器注入電網電流總諧波畸變率不超過5%,,并且對相關奇偶次諧波畸變均有要求。功率因數在輸出達到額定功率20%~50%時不低于0.95,,在超過額定功率50%時不低于0.98,。
圖1 NB/T 32004-2018《光伏并網逆變器技術規(guī)范》對逆變器電能質量的要求
但是在多臺逆變器并聯運行的分布式光伏微電網中,高頻紋波干擾(也是一種諧波)對微電網系統(tǒng)存在較大的隱患,。并聯電容器組對諧波有放大作用,,易發(fā)生串聯諧振或并聯諧振,使得系統(tǒng)電壓及電流的畸變更加嚴重,;由于諧波電流疊加在電容器基波電流上,,使電容器的電流有效值提高,造成溫度升高,,減少使用壽命,,甚至損壞,這會進一步導致功率因數的降低,。
3 安科瑞電能質量治理產品
圖2 分布式光伏電能質量治理解決方案
3.1 有源電力濾波器(APF)
功能:有源電力濾波器通過動態(tài)補償諧波,,改善電能質量。它可以對2~51次諧波進行全補償或特定次諧波進行補償,,具備完善的橋臂過流保護,、直流過壓保護和裝置過溫保護功能。
應用:在光伏電站中,,有源電力濾波器可以有效濾除逆變器產生的諧波,提高電能質量,,保護其他設備的正常運行,。
安科瑞有源電力濾波器分為集中治理型(AnSin,,柜式,一般集中治理,,安裝在低壓進線處)和就地治理型(AnAPF或AnSVG-G-A,,壁掛式,用于治理某個特定回路),,搭配使用治理效果更好,。
3.2 靜止無功發(fā)生器(SVG)
功能:靜止無功發(fā)生器通過使用全控型電力電子器件(如IGBT),實時檢測電網電壓的變化,,并根據需要快速產生或吸收無功功率,,實現無功功率的快速補償和調節(jié),確保功率因數穩(wěn)定,。
應用:在光伏電站中,,SVG可以提供快速的無功功率補償,提高系統(tǒng)的功率因數,,可在原有常規(guī)電容補償柜基礎上增加SVG,,達到更加快速平穩(wěn)的無功補償控制。
安科瑞SVG產品分為集中治理型(AnCOS,,柜式,,集中補償柜,一般安裝在低壓進線處,,位于有源濾波柜之前)和就地治理型(AnSVG或AnSVG-G-A,,壁掛式,用于治理某個特定回路),。
2.3 電能質量在線監(jiān)測裝置 (APView500)
功能:電能質量在線監(jiān)測裝置APView500實時監(jiān)測實時監(jiān)測電網電壓偏差,、頻率偏差、三相電壓不平衡,、電壓波動和閃變,、諧波畸變、電壓暫升/暫降/短時中斷,、電壓電流瞬態(tài)監(jiān)測等電能質量,,記錄各類電能質量事件。
應用:在光伏電站中,,APView500可以實時監(jiān)測系統(tǒng)的電能質量,,幫助管理人員及時發(fā)現并處理電能質量問題,確保系統(tǒng)的穩(wěn)定運行,,一般安裝于并網點或需要監(jiān)測的回路,。
名稱 | 圖片 | 型號 | 功能 | 應用 |
有源濾波諧波裝置 |
| AnSin | 能夠對動態(tài)變化的諧波電流進行實時跟蹤和補償,可補償2-51次諧波,,響應時間快,,精度高,、運行穩(wěn)定,采用模塊化配置,,可根據容量需要增加濾波模塊,,可采用柜式或壁掛式安裝。 | 0.4kV有源濾波裝置,,適用于集中補償 |
壁掛有源濾波裝置 |
| AnAPF | 0.4kV有源濾波裝置,,適用于局部補償或者就地補償 | |
有源無功補償裝置 |
| AnCos | 能夠快速響應系統(tǒng)無功需求的靜止無功發(fā)生器,能夠對大小變化的無功以及負序電流進行快速和連續(xù)的補償,,可采用柜式或壁掛式安裝,。 | 0.4kV靜止無功發(fā)生器,適用于集中補償 |
壁掛靜止式無功發(fā)生器 |
| AnSVG | 0.4kV靜止無功發(fā)生器,,適用于局部補償或就地補償 | |
壁掛式濾波無功綜合補償裝置 |
| AnSVG-G-A | 能夠對動態(tài)變化的諧波電流進行實時跟蹤和補償,,快速響應系統(tǒng)無功需求,可以同時進行小容量有源濾波和無功補償,,壁掛式安裝,。 | 0.4kV綜合補償裝置,適用于局部補償或就地補償 |
電能質量在線監(jiān)測裝置 |
| APView500 | 實時監(jiān)測電壓偏差,、頻率偏差,、三相電壓不平衡、電壓波動和閃變,、諧波,、電壓暫升/暫降/短時中斷、電壓電流瞬態(tài)監(jiān)測等電能質量,,記錄各類電能質量事件,,記錄事件發(fā)生前后的波形,輔助用戶分析電能質量發(fā)生的原因,定位擾動源,。 | 進線回路及重要的出線回路,,滿足電能質量監(jiān)測 |
網絡電力儀表 |
| APM520 | 具有全電量測量,諧波畸變率,、電壓合格率統(tǒng)計,、電能統(tǒng)計,開關量輸入輸出,,模擬量輸入輸出,。 | 用于監(jiān)測回路用電量、電氣參數和電能質量 |
以上設備均可接入AcrelEMS企業(yè)微電網能效管理系統(tǒng),,實現對企業(yè)微電網的實時監(jiān)測,、智能預測、動態(tài)調控和實時預警,確保企業(yè)電網安全,、可靠,、低碳運行,。
4 結論
安科瑞電能質量治理產品在光伏電站的應用中,,通過動態(tài)補償諧波、提供無功功率補償和實時監(jiān)測電能質量,,有效解決了光伏電站面臨的功率因數過低和諧波污染問題,。這些解決方案不僅幫助企業(yè)避免因為功率因數過低而導致的力調電費考核,還可以提高了光伏電站的運行效率和企業(yè)微電網的穩(wěn)定性,,使企業(yè)更好的使用可再生能源,。
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