隨著國際化進程的不斷加快,，世界經(jīng)濟得到飛速發(fā)展，能源的消耗也隨之增加,，而傳統(tǒng)能源的逐漸枯竭及環(huán)境問題日益嚴重,，太陽能作為一種清潔、無污染的可再生能源受到人們的密切關注,。近年來光伏發(fā)電裝機容量不斷擴大,，上網(wǎng)電量也逐年增加，但由于其裝機容量規(guī)模一般較小,、場址布置相對比較分散,、輸出功率浮動較大的特點，也給電網(wǎng)電能質量造成了很大的影響,。因此研究光伏發(fā)電對電能質量的影響,，對促進電力生產(chǎn)及電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行具有重要意義。

1光伏發(fā)電的基本原理

光伏發(fā)電利用半導體表面存在的光生伏特反應,，通過光照在半導體材料兩端發(fā)出直流電流,。當太陽光照在半導體P-N節(jié)上時，新的電子-空穴對就會形成,，光子將電子從共價鍵中激發(fā)后,，電子流向N區(qū)，空穴流向P區(qū)，從而半導體兩端產(chǎn)生電勢差,。PN結兩端的電路一旦接通,，就會形成電流，從P區(qū)經(jīng)外電路流向N區(qū),，對負載輸出電功率,。

2并網(wǎng)光伏發(fā)電的結構和分類

并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)主要由太陽電池板(組件)、大功率跟蹤(MPPT)控制器,、DC-AC逆變器幾部分組成,，采用絕緣柵雙極晶體管(IG-BT)作為光伏逆變器的開關元件。太陽能電池輸出的直流電經(jīng)過DC-DC變換器將電壓等級升高,，再通過DC-AC逆變器將直流電變換為與電網(wǎng)電壓幅值,、頻率、相位相同的交流電,，以實現(xiàn)并入電網(wǎng)或給交流負載供電,，光伏發(fā)電系統(tǒng)結構如圖1所示。

圖1并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)結構

依照并網(wǎng)運行方式,，光伏發(fā)電系統(tǒng)可分為有逆流并網(wǎng),、無逆流并網(wǎng)和切換型并網(wǎng)三種形式。并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)直接與電網(wǎng)連接,，不需要儲能電池,，節(jié)約了占地面積，大大降低了配置成本,，負荷功率缺額由電網(wǎng)補充,。因此，并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)是太陽能發(fā)電主要發(fā)展方向,，也是現(xiàn)階段具潛力的新能源發(fā)電方式,。

3并網(wǎng)光伏發(fā)電對電網(wǎng)電能質量的影響

光伏發(fā)電作為新興能源發(fā)電的一種，光照,、溫度等外部條件隨機性,、波動性、間歇性的變化是光伏發(fā)電對電網(wǎng)產(chǎn)生影響的主要因素,。其中DC-AC逆變器是并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)主要的器件之一,，光伏逆變器質量的優(yōu)劣在一定程度上決定光伏發(fā)電的電能質量能否達到并網(wǎng)要求。光伏發(fā)電并網(wǎng)運行時會產(chǎn)生諧波,、電壓波動和閃變,、直流注入、孤島效應等問題,，使電網(wǎng)電能質量下降,，對電網(wǎng)造成不利影響,，嚴重時會于擾供用電系統(tǒng)及光伏發(fā)電設備自身的安全穩(wěn)定運行。

3.1諧波影響

光伏發(fā)電是通過光伏組件將太陽能轉化為直流電,，再經(jīng)過并網(wǎng)型逆變器將直流電變換成交流電實現(xiàn)并網(wǎng),。在光伏發(fā)電系統(tǒng)中，逆變器是產(chǎn)生諧波的主要設備,。并網(wǎng)逆變器內(nèi)部電力電子元件的大量應用,，提升了系統(tǒng)的信息化和智能化處理，但也增加了大量的非線性負載,，造成波形失真,，給系統(tǒng)帶來大量諧波。逆變器開關切換速度的延遲,，也會影響電網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)部整體動態(tài)性能的輸出,，產(chǎn)生小范圍的諧波。如果在天氣(輻照度,、溫度)變化較大的情況下,，諧波的波動范圍也會隨之變大。盡管單臺并網(wǎng)逆變器輸出電流諧波較小,，但是多臺并網(wǎng)逆變器并聯(lián)后輸出電流的諧波會產(chǎn)生疊加,，從而形成輸出電流諧波超標現(xiàn)象。此外,，逆變器并聯(lián)容易產(chǎn)生并聯(lián)諧振,，進而導致耦合諧振現(xiàn)象，造成特定次并網(wǎng)諧波電流擴大,，產(chǎn)生并網(wǎng)電流諧波含量超標問題,。

針對光伏接入后的電能質量問題,，提出抑制諧波的有效方法：1)從諧波產(chǎn)生的源頭入手,，對諧波源進行改造，減少諧波注入,。2)裝置有源或無源濾波器,，以吸收某些特定次數(shù)的諧波電流。3)裝設附加的諧波補償裝置,。

3.2電壓波動和閃變

在傳統(tǒng)配電網(wǎng)中,，有功功率、無功功率隨時間變化才會引起系統(tǒng)電壓波動,。而對于光伏發(fā)電而言,，光伏發(fā)電系統(tǒng)有功功率的變化是引起接入點電壓波動和閃變的主要因素。光伏發(fā)電系統(tǒng)核心部件光伏電池板的大功率點與輻照強度,、天氣,、季節(jié),、溫度等因素密切相關，這些自然因素的隨機變化引起輸出功率變化較大,，致使負載功率在一定范圍內(nèi)變化頻繁,，從而引起并網(wǎng)用戶負載端電壓波動和閃變。

目前針對光伏電壓波動和閃變問題的解決方法主要有：1)優(yōu)化光伏并網(wǎng)逆變器控制策略,，提高電壓的穩(wěn)定性,；2)加大變電站母線短路容量；3)在光伏電站容量確定的情況下,，提高其功率因數(shù),，以增加有功功率總量，從而降低無功功率變化量,，滿足電壓波動的限值要求,。

3.3直流注入問題

并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)中另一亟待解決的關鍵問題：直流注入。直流注入影響了電網(wǎng)電能質量,，同時也給電網(wǎng)中的其他設備帶來不利影響,。IEEEStd929-2000與IEEEStd547-2000明確規(guī)定，并網(wǎng)發(fā)電裝置向電網(wǎng)注入的直流電流分量不能超過裝置額定電流的0.5%,。直流注入產(chǎn)生的主要原因有：1)電力電子器件自身分散性及驅動電路不一致不對稱等,；2)大功率控制器內(nèi)部測量器件存在的零點漂移和非線性；3)各開關器件線路阻抗的不對稱,，寄生參數(shù)和寄生電磁場的影響等,。

目前抑制直流注入的主要方法包括：1)檢測補償法；2)優(yōu)化設計逆變器并網(wǎng)結構,；3)電容隔直,；4)虛擬電容法；5)裝置隔離變壓器等,。

3.4孤島效應的影響

孤島效應是指由于人為因素或自然因素造成電網(wǎng)中斷供電,，但各個并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)沒能及時檢測出電網(wǎng)停電狀態(tài)，從而光伏發(fā)電系統(tǒng)與其相連的負載仍獨立運行的現(xiàn)象,。隨著并網(wǎng)光伏發(fā)電接入滲透率的不斷擴大,，孤島效應發(fā)生的幾率也逐漸增加。孤島效應的形成對整個配電網(wǎng)電能質量造成不利影響,，主要包括：1)在孤島效應發(fā)生位置,，其電壓和頻率波動性較大，降低了電能質量,，且孤島中的電壓和頻率不受電網(wǎng)控制,，可能會造成系統(tǒng)電氣設備損壞和重合閘故障等，同時可能會對電網(wǎng)維修人員造成個人安全隱患,。2)在供電恢復過程中,，由于電壓相位之間不同步將會產(chǎn)生浪涌電流,，有可能導致電網(wǎng)波形瞬間下跌。3)光伏發(fā)電系統(tǒng)出現(xiàn)孤島效應之后,，如果原供電模式為單相供電模式,，有可能使配電網(wǎng)發(fā)生三相負荷不對稱的問題，進而降低其余用戶的用電整體質量,。4)當配電網(wǎng)切換至孤島方式,，僅僅依靠光伏發(fā)電系統(tǒng)供應電能，若該供電系統(tǒng)容量太小或未安裝儲能裝置,，均有可能造成用戶負荷出現(xiàn)電壓不穩(wěn)定和閃變問題,。

針對孤島效應產(chǎn)生的影響，主要有以下解決方法：

.       優(yōu)化并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)孤島檢測方法,，分析光伏發(fā)電對配電網(wǎng)故障電流大小,、方向及分布的影響，提高故障情況下負荷切除速度和孤島劃分的選擇技術,。

2)提高孤島檢測技術的可靠性,，配置快速有效的反孤島保護功能，在異常情況下準確判斷孤島狀態(tài)并迅速有效中斷并網(wǎng),。

4安科瑞的解決方案

4.1電能質量在線監(jiān)測

APView500 電能質量在線監(jiān)測裝置采用了高性能多核平臺和嵌入式操作系統(tǒng),，遵照IEC61000-4-30《測試和測量技術-電能質量測量方法》中規(guī)定的各電能質量指標的測量方法進行測量，集諧波分析,、波形采樣,、電壓暫降/暫升/中斷、閃變監(jiān)測,、電壓不平衡度監(jiān)測,、事件記錄、測量控制等功能為一體,。裝置在電能質量指標參數(shù)測量方法的標準化和指標參數(shù)的測量精度以及時鐘同步,、事件標記功能等各個方面均達到了 IEC61000-4-30 標準，能夠滿足 110kV 及以下供電系統(tǒng)電能質量監(jiān)測的要求,。

4.2防孤島保護裝置

防孤島保護裝置檢測到并網(wǎng)點有逆功率,、頻率突變,、 等異常數(shù)據(jù)時,，即發(fā)生孤島現(xiàn)象時，裝置可配合斷路器快速切除并網(wǎng)點,，使本站與電網(wǎng)側快速脫離,，保證整個電站和相關維護人員的生命安全。

4.3產(chǎn)品介紹

5結束語

隨著我國光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，并網(wǎng)光 伏裝機容量和數(shù)量的不斷增加,，致使電網(wǎng)電能質 量受到很大影響,。因此，研究并網(wǎng)光伏發(fā)電對電網(wǎng)電能質量的影響非常必要,。本文分析了光伏發(fā)電的工作基本原理和結構特點,，闡述了并網(wǎng)光伏發(fā)電中諧波、電壓波動和閃變,、直流注入,、孤島效應產(chǎn)生的原因，提出了改善電能質量的可行性措施,，對于進一步提高光伏發(fā)電電能質量具有一定的借鑒意義,。

參考文獻

.       李海龍,黃紅兵,譚曉東.并網(wǎng)光伏發(fā)電對電網(wǎng)電能質量的影響分析[J].電氣技術與經(jīng)濟,2019:73-75.

.       王云國.光伏發(fā)電并網(wǎng)對電能質量影響的分析 [J]. 農(nóng)業(yè)科技與裝備，2012,(08):53-54.

.       徐文麗,，鮑偉等.分布式電源并網(wǎng)對電能質量的影響研究綜述 [J]. 電源技術,，2016, (12):2799-2801.

.       丁明，王偉勝,，王秀麗,，等.大規(guī)模光伏發(fā)電對電力系統(tǒng)影響綜述 [J]. 中國電機工程學報,，2014, (01):1-7.

.       包黨泉.分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)對配電網(wǎng)的影響及 對策 [J]. 中國新技術新產(chǎn)品，2017, (06)71-72.

.       郭宇航.分布式光伏并網(wǎng)對配電網(wǎng)的影響及對策探討 [J]. 科技創(chuàng)新導報,，2017,(03):27-29.

.       周星宇.大規(guī)模光伏發(fā)電對電力系統(tǒng)影響綜述 [J]. 中國設備工程,，2017,(01):157-158.

.       企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊.2022.05版.