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光伏并網發電系統存在的問題及其關鍵技術

2019-4-12 21:29| 發布者: admin| 查看: 2037| 評論: 0

摘要: 光伏發電系統按照運行方式可分為獨立型、并網型和混合型三種類型的光伏發電系統。并網式光伏發電系統與獨立式光伏發電系統相比,前者可以利用電力系統中的輸電線路實現電能的遠距離傳輸,有電網電能支撐,基本不需要 ...
      光伏發電系統按照運行方式可分為獨立型、并網型和混合型三種類型的光伏發電系統。并網式光伏發電系統與獨立式光伏發電系統相比,前者可以利用電力系統中的輸電線路實現電能的遠距離傳輸,有電網電能支撐,基本不需要考慮負載特性的影響等優點。目前我國光伏并網發電系統呈現出“大規模開發、中高壓接入”和“分散開發、低電壓就地接入”兩種發展方式,所以我國的光伏并網發電系統可以分為集中式光伏并網發電系統和分布式光伏發電系統兩種類型。
      1、分布式、集中式光伏系統的特點
      分布式光伏并網發電系統位于用戶側,發電供給當地用電負荷,具有占地面積小、運行方式靈活等優點。主要應用在房屋屋頂、建筑物、溫室大棚、魚塘水泵和路燈等場合。集中式光伏并網發電系統主要是指大型的光伏發電站,作為大容量的電源直接給高壓輸電系統進行送電。一般建設在沙漠之中,具有選址靈活,建設周期短,出力穩定,運行方式靈活,容易參加電網的調壓、調頻,運行成本低等優點。


      2、分布式、集中式光伏系統存在共同的問題
     目前,分布式、集中式光伏系統存在共同的問題如下所示:
    (1)光伏陣列優化配置問題。安裝光伏陣列前應該根據設計要求和周圍環境等因素對組件選型、組件安裝傾斜角、陣列拓撲結構等方面加以優化,從而提高光伏系統的發電效率。
    (2)光伏陣列的溫升、失配和熱斑現象。光伏系統所處的工作環境比較復雜,隨著時間積累組件表面會積下塵土,甚至有樹葉、鳥類的排泄物,有時組件受到周圍建筑物、樹木等遮擋,遮擋下組件的溫度會明顯升高,隨著組件溫度的升高,其輸出電壓降低和功率會降低。這些情況都會導致光伏陣列處于失配運行狀態,嚴重情況下發生熱斑效應,降低了組件的使用壽命。


    (3)光伏陣列的輸出特性多峰值特征。光伏電站有大面積的光伏陣列,有時可能采用不同型號的光伏組件進行組合,或者即使組件型號相同,由于云層、塵土和老化等原因導致組件之間不匹配,從使其輸出特性呈現多峰值特征,降低了光伏陣列發電效率。


    (4)光伏系統并網后引發電能質量的問題。比如電網中潮流方向會發生變化,造成線路損耗增加和繼電保護需要重新整定;光伏發電系統具有隨機性、波動性,會引起電網電壓波動;光伏系統中使用了大量的電力電子器件,會對電網造成諧波污染等。
      3、集中式光伏系統存在特有的問題
      目前,集中式光伏系統存在特有的問題如下所示:
    (1)大面積光伏陣列的清理。光伏陣列長期工作在露天場地,光伏組件的表面會被鳥糞等雜質覆蓋,會嚴重影響光伏組件的輸出功率,所以應該及時的清理光伏陣列表面的附著物。對于大型光伏電站有大面積的光伏陣列,靠人力來完成組件的清洗任務,效率太低、安全性較差。


    (2)逆變器的非理想性特性。集中式大型光伏電站需要多臺逆變器并聯運行,但是由于逆變器的非理性特性產生環流、諧波放大等現象,降低了逆變器的轉換效率。
      4、分布式、集中式光伏系統共有的關鍵技術
      為了保證分布式、集中式光伏系統安全、可靠和穩定運行,需要一些關鍵技術,兩者共同具有的關鍵技術如下所示:


    (1)最大功率點跟蹤技術。光伏電池的輸出特性具有非線性特征,在任意工況下其P-U輸出特性曲線都一個特定的最大功率點,為了提高光伏系統的發電效率,運用最大功率點跟蹤控制技術使光伏系統工作在最大功率點處。
    (2)全局最大功率點跟蹤控制技術。在局部陰影下光伏陣列的功率輸出特性呈現多峰值特征,提高光伏系統的發電效率,需要全局最大功率點跟蹤控制技術實現全局尋優。


    (3)光伏陣列熱斑檢測技術。針對熱斑效應會對光伏電池產生嚴重的損害,需要熱斑檢測技術實現組件熱斑檢測和準確定位。
    (4)光伏變換控制技術。主要包括逆變、并網控制和安全保護等技術,對于容量較小的光伏系統,如何提高逆變器的工作效率,減小能量損失也是光伏變換控制技術的一個發展方向;對于大容量系統光伏系統的逆變器除了實現基本逆變、并網和保護等功能外,還要求逆變器具有單體容量大、電壓等級高,輸出電能質量好,抗干擾能力強等特點。
    (5)孤島檢測技術。具備孤島保護功能是光伏系統能否并網一個關鍵條件,要求孤島檢測技術具有較小的檢測盲區和較強抗干擾能力。


      5、集中式光伏系統特有的關鍵技術
      集中式光伏系統特有的關鍵技術主要有:
    (1)低電壓穿越技術。對于大型光伏變電站,當系統發生短路故障造成電壓跌落時,光伏電站并不立即退出運行,而是繼續與電網相連,并對電網提供一定的支持,幫助電網電壓恢復,具備低電壓穿越能力將成為了并網逆變器的核心技術。對于大型光伏電站必須有孤島檢測和低電壓穿越功能,但是這兩項功能相互之間具有一定的矛盾,如何共同實現這兩項功能值得去研究。
   (2)逆變器集群統一控制技術。通過對多臺逆變器進行統一控制與協作減小逆變器之間不利的影響,完成孤島檢測、低電壓穿越、通信等功能。

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