光伏小区的电能质量治理方式

・电能质量・　光伏小区的电能质量治理方式　顾炜杰，朱新　３１４４００）　（国网浙江海宁市供电公司，浙江海宁摘　要：介绍了海宁市光伏小区光伏发电系统存在的电能质量问题，分析了光伏　小区的电能质量治理方式，采用的有源型电能质量治理装置能解决并网系统三相　不平衡电流、无功补偿以及谐波电流问题，提升光伏并网系统的供电质量，保证无　功补偿柜的正常运行。提高变压器和配电线缆的带载能力。　顾炜杰（１９９３一），男。　关键词：光伏发电系统；电能质量；功率因数；谐波电流　中图分类号：ＴＵ　８５２文献标志码：Ｂ文章编号：Ｉ６７４—８４１７（２０１７）０８－００４０４）３　ＤＯＩ：１０．１６６Ｉ８／ｉ．ｃｎｋｉ．１６７４—８４Ｉ７．２０１７．０８．００９　从事新能源应用研　究。　０　引　言　目前，海宁市农村联排房、居民屋顶资源丰　富，坡度合适，面积较大，适合搭建光伏板。家用　光伏发电系统安装容量为３～５　ｋＷ，一般由光伏　方阵（太阳电池组件）、２２０　Ｖ并网逆变器等组　成。光伏方阵在有光照的情况下将太阳能转换　为电能，通过并网逆变器后并入电网　］。　家用组串型逆变器一般内置高频隔离变压器，　光伏逆变器产生谐波，一般厂家都声称谐波畸变　率在３％以内，但是实际情况下光伏逆变器不是　在满载状态下工作，谐波含量可能很高，需考　虑滤波要求。光伏逆变器轻载时谐波有可能超　过５％，因此须对家用光伏发电系统进行谐波　治理。　光伏小区公变台区功率因数低的原因：家用　光伏组串型逆变器一般内置高频隔离变压器，逆　变器输出功率以变压器后端为准，所以逆变器输　出功率因数接近１，光伏逆变器发电时抵消部分电　网的有功功率，导致电网端功率因数下降。低压　侧直接并网的光伏逆变器输出端功率因数非常　高，但是居民用电负载所需的无功功率还需要电　网进行无功交换，所以低压侧需进行无功补　ｌ　光伏小区光伏发电系统存在的电能质　量问题　光伏小区公变台区负载为小区居民住户，部　分住户屋顶安装光伏发电系统，采用２２０　Ｖ单相　接人。白天小区内居民用电量低，光伏系统发电　量大，在某时段会出现台区对上级电网输出电能　的情况。由于居民负载功率因数低且存在三相　不平衡现象，光伏逆变器在工作中存在谐波畸变　偿　。　光伏小区的家庭光伏发电系统较分散且为　率高以及功率因数低等情况，造成台区的电能质　量低。　单相负载，负载不平衡度大，对单一光伏逆变器　进行电能质量治理成本较大，因此在公变台区低　压出线柜处进行集中电能质量治理　。　光伏小区公变台区谐波畸变率高的原因：　朱新｛ｌ９８２一），男，工程师，从事储能技术应用研究。　・４０・　・电能质　・　有源型电能质量治理装置面向的是实时　２电能质量治理　基于ＩＧＢＴ的有源型电能质量治理装置具有　三相不平衡及无功补偿、谐波治理功能，三相不　平衡电流补偿功能可将三相不平衡度降至３％以　下，实时对２～５０次谐波电流进行检测并补偿，　全响应时间＜５　Ｉｌｌｓ，动态响应时间＜５０　ｓ，提升　采集的电流，若实时采集的三相电流因负载变　化而导致不平衡，其能快速动作来平衡电流，突　破电流三相不平衡传统解决方法中的客观局　限性。　有源型电能质量治理装置安装位置接线如　图１所示。　电网用电质量。　有源型电能质量治理装置采用无静差跟踪、　电压前馈补偿和支持向量机（ＳＶＭ）调制的集成　控制技术，抑制周期性负载扰动，抵消电网影响，　降低有源输出的基波成分，同时提高直流电压的　利用率，改善输出电流波形，降低电网电流总谐　波畸变率。同时该装置在控制算法上结合旋转　坐标变换技术，整个算法延时时间＜２０　ｉｔｓ（快于　ＦＦＴ算法１　０００倍以上），提高补偿的实时性，功　能上实现无功电流和谐波电流的集成。　图１　有源型电能质量治理装置安装位置接线　装置运行前后电能质量参数如表ｌ所示。　表ｌ　有源型电能质量治理装置运行前后电能质量参数　该装置混合有源电路拓扑的无源部分采用　复合谐振与单调谐滤波器，具有低基波电流、补　偿带宽连续且直流电压自稳定等特点；有源部分　采用带反馈的动态配置ＬＣ滤波器，在无阻尼的　情况下有效抑制Ｌｃ滤波系统的谐振，降低装置　自身损耗。　三相不平衡电流治理的原理是通过电流互　电流／Ａ　５．５　８．４　５．６　６．６　６．７　６．３　功率因数０．７７　０．５９　０．８２　０．９２　０．９５　０．９６　６．２　４．ｓ　６．　感器（ＣＴ）实时检测电流信号，然后将采集信号　通过数字控制处理器分析，再驱动ＩＧＢＴ功率电　路，利用内部储能电容将三相不平衡电流转移、　／％２。．・－ｓ．２・６．２　平均分配，使三相电流达到平衡。　外接ＣＴ实时检测系统将采集的电流信息发　给内部控制器，经过控制器分析有源型电能质量　装置运行前后谐波电流如图２所示。　治理装置的电流不平衡状态，同时计算三相电流　达到平衡状态所需转换的电流值。Ａ相电流达　到平衡状态，需要增加电流５　Ａ；Ｂ相电流为　ｌ０　Ａ，无需调整；Ｃ相电流达到平衡状态，则需减　少电流５　Ａ。计算后控制器通过ＩＧＢＴ驱动电路，　使５　Ａ电流从系统Ｃ相流入三相不平衡电流治　理装置，再从电流治理装置流出到Ａ相电流，使　得Ａ、Ｂ、Ｃ三相电流全部重新分配为ｌ０　Ａ，而系　统的三相总电流保持不变。这一系列计算及控　制动作均是在瞬间完成。　图２装置运行前后谐波电流　由表１、图２可见，有源型电能质量治理装置　・４１・　豳　建　一　・、ｔ１．８、ｏｌ　Ｈ　ｆ　Ｉ．ｉａＩ　Ｎｏ．９２ｌ　２ｏＩ７　电能质　・　运行前后对电能质量产生较大影响，电流三相不　平衡度大幅下降，功率因数大幅提高，谐波电流　得到改善。　治理措施及容量配置如表２所示。　表２治理措施及容量配置　升变压器的带载能力。　（５）能在额定容量范围内补偿系统无功功　率，并调节三相不平衡电流，提升变压器和配电　线缆的带载能力。　３　结　语　有源型电能质量治理装置能解决并网系统　＜５００　￣５０　５０　三相不平衡电流、无功补偿以及谐波电流问题，　提升电网用电质量，大大提高系统的整体运行效　６３０　８００　ｌ　０ｏＯ　ｌ（）０　ｌｏｏ　率，保障光伏小区并网系统安全、稳定运行。　使用有源型电能质量治理装置后，光伏小区　台区配电系统将会得到如下优化效果：　（１）减少谐波含量，避免电容器组和系统电　［１］　方永辉，孙字贞，李平，等．光伏并网发电系统的技术　发展趋势［Ｊ］．电器与能效管理技术．２０１６（２３】：５０－５４．　路因并联谐振而引起的烧毁，保证无功补偿柜的　正常运行。　［２］　周健，张鹏，吴文昌，等．分布式光伏对配电网谐波　特性的影响研究［Ｊ］．电器与能效管理技术．２０１６　（９）：５９－６４．　（２）消除谐波，提升光伏并网系统的供电　质量。　［３］　方向晖，陈永祥。陈洪涛，等．分布式光伏电源谐波　对剩余电流动作保护器的影响［Ｊ］．现代建筑电　气，２０１６，７（２）：４１－４６．　收稿¨蚓：２０１７　０６　２１　（３）减少变压器和线路的铜损以及中性线　电流，提高供电质量。　（４）减小变压器的附加损耗，降低噪声，提　Ｓｕｐｐｒｅｓｓｉｏｎ　Ｍｅｔｈｏｄ　ｏｆ　Ｐｏｗｅｒ　Ｑｕａｌｉｔｙ　ｉｎ　Ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ　Ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ　ＧＵ　Ｗｅｉｉｆｅ．　Ｚ日Ｕ　ｎ　（Ｚｈｅｊｉａｎｇ　Ｈａｉｎｉｎｇ　Ｐｏｗｅｒ　Ｓｕｐｐｌｙ　Ｃｏ．，Ｓｔａｔｅ　Ｇｒｉｄ，Ｈａｉｎｉｎｇ　３　１４４００，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ　ｔｈｅ　ｐｏｗｅｒ　ｑｕａｌｉｔｙ　ｐｒｏｂｌｅｍｓ　ｏｆ　ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ　ｐｏｗｅｒ　ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ　ｓｙｓｔｅｍ　ｉｎ　ｐｈｏｔｏｖｏｈａｉｃ　ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ　ｏｆ　Ｈａｉｎｉｎｇ，ａｎｄ　ａｎａｌｙｚｅｄ　ｔｈｅ　ｓｕｐｐｒｅｓｓｉｏｎ　ｍｅｔｈｏｄ　ｏｆ　ｐｏｗｅｒ　ｑｕａｌｉｔｙ．Ｔｈｅ　ａｃｔｉｖｅ　ｐｏｗｅｒ　ｑｕａｌｉｔｙ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｄｅｖｉｃｅ　ｃａｎ　ｓｏｌｖｅ　ｔｈｅ　ｐｒｏｂｌｅｍｓ　ｏｆ　ｔｈｒｅｅ　ｐｈａｓｅ　ｕｎｂａｌａｎｃｅ　ｃｕｒｒｅｎｔｓ，ｒｅａｃｔｉｖｅ　ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｈａｒｍｏｎｉｃ　ｃｕｒｒｅｎｔ，ｗｈｉｃｈ　ｉｍｐｒｏｖｅｓ　ｔｈｅ　ｐｏｗｅｒ　ｓｕｐｐｌｙ　ｑｕａｌｉｔｙ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ　ｇｒｉｄ—ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ　ｓｙｓｔｅｍ．Ｉｔ　ｅｎｓｕｒｅｓ　ｔｈｅ　ｎｏｒｍａｌ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｒｅａｃｔｉｖｅ　ｐｏｗｅｒ　ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ　ｃａｂｉｎｅｔ，ａｎｄ　Ｉｍｐｒｏｖｅ　ｔｈｅ　ｃａｒｒｙｉｎｇ　ｃａｐａｃｉｔｙ　ｏｆ　ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｓ　ａｎｄ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｃａｂｌｅｓ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ　ｐｏｗｅｒ　ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ　ｓｙｓｔｅｍ；ｐｏｗｅｒ　ｑｕａｌｉｔｙ；ｐｏｗｅｒ　ｆａｃｔｏｒ；ｈａｒｍｏｎｉｃ　ｃｕｒｒｅｎｔ　‘ｔ　０　’　’　一　一＝　’　！　一　’　’　０　’，‘Ｃ：、　一’　０　：０　、’　０　’　’０’　＾ｕ　‘　０’１　１ｌ，　’　：０　’：’０’０’０’　【编辑部声明】　本刊已许可万方数据、重庆维普、中国学术期刊（光盘版）电子杂志社在其网站　及其系列数据库产品中以数字化方式复制、汇编、发行、信息网络传播本刊全文。该　社著作权使用费与本刊相关费用抵消。如作者不同意文章被收录，请在来稿时向本　刊声明，本刊将做适当处理。　《现代建筑电气》编辑部　・４２．