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摘要：随着光伏发电技术快速发展，越来越多的光伏电站并入电网，其电能输出特性成为影响电网电能质量的重要因素。太阳能具有储量大、分布广泛、绿色无污染等特点，世界各国均广泛重视太阳能光伏发电的重要性。控制和减少化石能源消费总量，提高清洁能源的使用比例是建设美丽中国的必然要求，也是优化能源结构，构建安全、稳定、经济、清洁的现代能源产业体系的目标任务。由于光伏发电与传统火电、水电及核电的不同特点，光伏电站并网对电网电能质量的影响不容忽视。国家电网发布的光伏发电站接入电力系统技术规定，在功率预测、有功／无功调节、低电压穿越、运行适应性、电能质量以及并网检测等方面进行了相应的要求。
关键词：光伏电站；并网；电能质量；谐波；在线监测
引言
为了进一步满足社会生产、生活的用电需求，我国的电力企业在业务开展的过程中加强了对于并网光伏电站的构建。在这样的背景下，为了确保该电站运行效率、质量的提升，电力企业需要对电站的运行状况进行分析，并就影响电站运行的因素进行处理，带动更高效益的取得。越来越多的光伏系统接入电力系统，光伏系统和电网之间的相互影响日益凸现。一方面，光伏发电系统通过电力电子装置实现功率变换及并网运行，其中并网逆变器的高频特性和非线性特性会影响电网电能质量。另一方面，电网中存在的谐波和不平衡负序分量将导致光伏系统输出有功功率波动和输出电流畸变，会影响光伏并网逆变器的正常运行。所以，光伏电站并网运行对其接入电网电能质量的影响是光伏电站接入电网研究的重要内容之一。
1并网光伏电站的运行特点
目前，并网光伏电站在运行的过程中往往能够借助光伏电池进行发电工作。该元件在运行的过程中能够实现对于太阳能的吸收，并将其转换为直流电能，随后利用逆变器将直流电转变为交流能，促进了电力资源的生产。事实上，光伏电池在运行的过程中往往依据光照的实际辐射值进行输入能量的确定，从而导致该电站系统的输出有功功率具有不完全可控的特点。不仅如此，逆变器在运行作业时所产生的功率因数往往大于0.99，这也就导致在有功功率保持不变的状况下，系统的无功功率几乎无法实现有效的调整，而该设备也会产生一定量的谐波电流，并对公共电网的电能质量产生负面的影响。
2光伏电站并网对电能质量的影响
供电质量、用电质量、电压质量和电流质量是优质供电的４个衡量标准。电能质量的主要评估指标包括：电压偏差、频率偏差、谐波、电压波动和闪变、三相不平衡度、暂态电压、供电可靠性以及非技术性指标等。光伏发电的随机性、波动性、间歇性会引起电压波动、电压闪变以及频率波动等一系列电能质量问题。我国目前已经制定的公用电网电能质量标准共６项。这些标准分别从频率、电压、电压波动与闪变、三相电压不平衡、谐波以及间谐波６个方面，对公用电网供电电能质量以及用户对电网电能质量的影响限值进行了规定。并网光伏发电有关国家标准、行业标准以及国网企业标准中涉及到电能质量。
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2.1谐波分析
随着光伏电站大量并网，谐波污染受到各方面的重视。光伏发电产生的直流电，通过并网逆变器转变为交流电的过程中，会有谐波注入到电网内，而该谐波电流的大小、并网接入点的短路容量以及光伏电站的装机容量，共同决定着并网后谐波含量是否能够达到合格标准。向公共电网注入谐波电流通过对光伏电站的运行数据进行分析可以了解，该系统在运行的过程中往往会往公共电网中注入一定量的谐波电流，进而导致公共电网出现不同程度的电压波形畸变状况，不利于公共电网的有效运行。基于此，为了促进这一问题的解决，电力技术人员需要对6h±1次的谐波电流中的较高频次谐波含量进行科学的管控作业。在实际的作业过程中，电力技术人员在电力系统l0kV母线一侧添加了并联滤波器，从而由此实现了对于谐波电流的有效过滤，从而确保电力系统电能质量的提升，符合国家标准，并促进光伏电站功率因数的进一步提升，促进了电力系统运行效率的提升。
2.2逆变器调压作用较弱
逆变器在运行的过程中往往因为其功能因数最大值大于0.99，故而导致其无法实现对于升压变压器无功功率损耗的补偿，阻碍了逆变器调压作用的有效发挥，进而导致光伏电站的调压工作转移到其他电网系统中，不利于电网系统的稳定运行。在这样的状况下，电力技术人员在光伏电站系统中安装了静态无功补偿装置，从而确保逆变器的运行功率因数最大达到0.95，实现了上述问题的解决，保障了光伏电站的稳步运行，促进各项效益的进一步提升。
3光伏电站并网对电能质量措施
3.1上网电量
在进行上网电量数据获取的过程中，笔者从该并网光伏电站系统中的庞洼变电站网点进行作业。事实上，上网电量往往要低于电站的发电量，但是由于电网系统的并网线路不长，故而两者的数值差异较小。此外，通过对上网电量数据进行分析可以得知：上网电量的大小往往受到测量当天天气状况的影响。一般情况下，晴朗天气时，上网电量较大，而阴雨天气则较小。
3.2发电有功功率及无功功率
通过对发电有功功率的数据资料进行分析可以得知：发电有功功率的最大值往往对应的时间段为一天光照最强的阶段，但是其余最大上网电量日的出现时间存在差异性。此外，通过对发电有功功率曲线图进行分析可以得知：光伏电站的日发电时间约为12h，但是发电时间往往受到季节的影响，冬季较短，而夏季则较长。前文提到，该类型电站在运行的过程中，逆变器的功率因数往往大于0.99，故而导致发电无功功率的绝对值呈现出较小的趋势。在这样的状况下，该电站的发电无功功率往往低于1Mvar，且属于吸收无功。
3.3公共连接点电能质量
在对公共连接点电能质量进行分析的过程中，班子和依据国际标准要求，对电能质量进行连续的测量工作。通过对测量数据结果进行分析可以得知：公共连接点的闪变、三相电压不平衡度等指标都符合相关标准，但是闪变、三相电压不平衡度的指标数值与允许值进行对比分析可以得知其裕度较大，而这也表明该电站系统在运行的过程中出现不同程度的电压总畸变率，也就是说，光伏电站在运行的过程中往往会导致公共电网系统出现不同程度的电压波形畸变。
结语
随着环保意识的不断提高，近年光伏发电得到了长足的发展，但由于光伏发电具有波动性和间歇性，并且光伏发电系统中含有大量的电力电子设备，接入电网后会对当地电网的电能质量产生一定的影响。光伏电站电能质量评估和实测表明其对电网电能质量的影响主要表现在谐波、电压波动与闪变方面，这与光伏发电系统自身的运行特性以及电网的运行方式等都有密切关系。
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论文作者:李琳
论文发表刊物:《基层建设》2018年第7期
论文发表时间:2018/5/25
标签：光伏论文; 电站论文; 电能论文; 电网论文; 谐波论文; 质量论文; 逆变器论文; 《基层建设》2018年第7期论文;