安科瑞電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)和治理產(chǎn)品在分布式光伏電站的應(yīng)用
2024-11-05
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安科瑞 劉邁
1 概述
隨著全球?qū)稍偕茉葱枨蟮脑黾?，分布式光伏電站的建設(shè)和發(fā)展迅速。然而，分布式光伏電站的運(yùn)行過(guò)程中面臨著一系列問(wèn)題，比如導(dǎo)致企業(yè)關(guān)口計(jì)量點(diǎn)功率因數(shù)過(guò)低、諧波污染等。這些問(wèn)題不僅影響光伏電站自身的運(yùn)行效率，還會(huì)對(duì)企業(yè)內(nèi)部電網(wǎng)的穩(wěn)定性和電費(fèi)成本造成負(fù)面影響。為此，安科瑞公司推出了一系列電能質(zhì)量治理產(chǎn)品，針對(duì)分布式光伏電站引起的企業(yè)關(guān)口功率因數(shù)過(guò)低、諧波污染等問(wèn)題提供解決方案。
2 分布式光伏電站導(dǎo)致的主要電能質(zhì)量問(wèn)題
2.1 關(guān)口功率因數(shù)過(guò)低
企業(yè)屋頂光伏發(fā)電量較大基本能滿足企業(yè)內(nèi)部負(fù)荷電能消耗量的時(shí)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(shù)接近1，關(guān)口計(jì)量點(diǎn)只需從電網(wǎng)吸收少量有功電能甚至倒送電，而從電網(wǎng)獲取的無(wú)功需求變化不大，當(dāng)內(nèi)部電容補(bǔ)償達(dá)不到要求或者不能正確動(dòng)作時(shí)，會(huì)直接造成企業(yè)關(guān)口功率因數(shù)降低而導(dǎo)致被考核電費(fèi)造成損失。從實(shí)時(shí)功率因數(shù)計(jì)算公式（1）和功率因數(shù)考核計(jì)算公式（2）均可以看出，分布式光伏發(fā)電場(chǎng)景下，Q(Eq)保持不變，P(Ep)變小，功率因數(shù)也會(huì)減小。
Cosφ實(shí)時(shí)=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(wǎng)需求有功功率；
-Qin為正向無(wú)功功率，即企業(yè)向電網(wǎng)需求無(wú)功功率；
-Qout為反向無(wú)功功率，即企業(yè)向電網(wǎng)輸送無(wú)功功率；
-Ep為考核周期內(nèi)有功電量，即企業(yè)向電網(wǎng)需求有功電量；
-Eqin為考核周期內(nèi)正向無(wú)功電量，即企業(yè)向電網(wǎng)需求無(wú)功電量；
-Eqout為考核周期內(nèi)反向無(wú)功電量，即企業(yè)向電網(wǎng)輸送無(wú)功電量；
2.2 諧波污染
相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)光伏并網(wǎng)逆變器的電能質(zhì)量均有明確要求，比如NB/T 32004-2018 《光伏并網(wǎng)逆變器技術(shù)規(guī)范》明確要求光伏并網(wǎng)逆變器注入電網(wǎng)電流總諧波畸變率不超過(guò)5%，并且對(duì)相關(guān)奇偶次諧波畸變均有要求。功率因數(shù)在輸出達(dá)到額定功率20%~50%時(shí)不低于0.95，在超過(guò)額定功率50%時(shí)不低于0.98。
圖1 NB/T 32004-2018《光伏并網(wǎng)逆變器技術(shù)規(guī)范》對(duì)逆變器電能質(zhì)量的要求
但是在多臺(tái)逆變器并聯(lián)運(yùn)行的分布式光伏微電網(wǎng)中，高頻紋波干擾（也是一種諧波）對(duì)微電網(wǎng)系統(tǒng)存在較大的隱患。并聯(lián)電容器組對(duì)諧波有放大作用，易發(fā)生串聯(lián)諧振或并聯(lián)諧振，使得系統(tǒng)電壓及電流的畸變更加嚴(yán)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(huì)進(jìn)一步導(dǎo)致功率因數(shù)的降低。
3 安科瑞電能質(zhì)量治理產(chǎn)品
圖2 分布式光伏電能質(zhì)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(guò)動(dòng)態(tài)補(bǔ)償諧波，改善電能質(zhì)量。它可以對(duì)2~51次諧波進(jìn)行全補(bǔ)償或特定次諧波進(jìn)行補(bǔ)償，具備完善的橋臂過(guò)流保護(hù)、直流過(guò)壓保護(hù)和裝置過(guò)溫保護(hù)功能。
應(yīng)用：在光伏電站中，有源電力濾波器可以有效濾除逆變器產(chǎn)生的諧波，提高電能質(zhì)量，保護(hù)其他設(shè)備的正常運(yùn)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(jìn)線處)和就地治理型(AnAPF或AnSVG-G-A，壁掛式，用于治理某個(gè)特定回路)，搭配使用治理效果更好。
3.2 靜止無(wú)功發(fā)生器(SVG)
功能：靜止無(wú)功發(fā)生器通過(guò)使用全控型電力電子器件（如IGBT），實(shí)時(shí)檢測(cè)電網(wǎng)電壓的變化，并根據(jù)需要快速產(chǎn)生或吸收無(wú)功功率，實(shí)現(xiàn)無(wú)功功率的快速補(bǔ)償和調(diào)節(jié)，確保功率因數(shù)穩(wěn)定。
應(yīng)用：在光伏電站中，SVG可以提供快速的無(wú)功功率補(bǔ)償，提高系統(tǒng)的功率因數(shù)，可在原有常規(guī)電容補(bǔ)償柜基礎(chǔ)上增加SVG，達(dá)到更加快速平穩(wěn)的無(wú)功補(bǔ)償控制。
安科瑞SVG產(chǎn)品分為集中治理型(AnCOS，柜式，集中補(bǔ)償柜，一般安裝在低壓進(jìn)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(gè)特定回路)。
2.3 電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)裝置 (APView500)
功能：電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)裝置APView500實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電網(wǎng)電壓偏差、頻率偏差、三相電壓不平衡、電壓波動(dòng)和閃變、諧波畸變、電壓暫升/暫降/短時(shí)中斷、電壓電流瞬態(tài)監(jiān)測(cè)等電能質(zhì)量，記錄各類電能質(zhì)量事件。
應(yīng)用：在光伏電站中，APView500可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的電能質(zhì)量，幫助管理人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理電能質(zhì)量問(wèn)題，確保系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，一般安裝于并網(wǎng)點(diǎn)或需要監(jiān)測(cè)的回路。
名稱 | 圖片 | 型號(hào) | 功能 | 應(yīng)用 |
有源濾波諧波裝置 |
| AnSin | 能夠?qū)?dòng)態(tài)變化的諧波電流進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤和補(bǔ)償，可補(bǔ)償2-51次諧波，響應(yīng)時(shí)間快，精度高、運(yùn)行穩(wěn)定，采用模塊化配置，可根據(jù)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(bǔ)償 |
壁掛有源濾波裝置 |
| AnAPF | 0.4kV有源濾波裝置，適用于局部補(bǔ)償或者就地補(bǔ)償 | |
有源無(wú)功補(bǔ)償裝置 |
| AnCos | 能夠快速響應(yīng)系統(tǒng)無(wú)功需求的靜止無(wú)功發(fā)生器，能夠?qū)Υ笮∽兓臒o(wú)功以及負(fù)序電流進(jìn)行快速和連續(xù)的補(bǔ)償，可采用柜式或壁掛式安裝。 | 0.4kV靜止無(wú)功發(fā)生器，適用于集中補(bǔ)償 |
壁掛靜止式無(wú)功發(fā)生器 |
| AnSVG | 0.4kV靜止無(wú)功發(fā)生器，適用于局部補(bǔ)償或就地補(bǔ)償 | |
壁掛式濾波無(wú)功綜合補(bǔ)償裝置 |
| AnSVG-G-A | 能夠?qū)?dòng)態(tài)變化的諧波電流進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤和補(bǔ)償，快速響應(yīng)系統(tǒng)無(wú)功需求，可以同時(shí)進(jìn)行小容量有源濾波和無(wú)功補(bǔ)償，壁掛式安裝。 | 0.4kV綜合補(bǔ)償裝置，適用于局部補(bǔ)償或就地補(bǔ)償 |
電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)裝置 |
| APView500 | 實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電壓偏差、頻率偏差、三相電壓不平衡、電壓波動(dòng)和閃變、諧波、電壓暫升/暫降/短時(shí)中斷、電壓電流瞬態(tài)監(jiān)測(cè)等電能質(zhì)量，記錄各類電能質(zhì)量事件，記錄事件發(fā)生前后的波形，輔助用戶分析電能質(zhì)量發(fā)生的原因,定位擾動(dòng)源。 | 進(jìn)線回路及重要的出線回路，滿足電能質(zhì)量監(jiān)測(cè) |
網(wǎng)絡(luò)電力儀表 |
| APM520 | 具有全電量測(cè)量，諧波畸變率、電壓合格率統(tǒng)計(jì)、電能統(tǒng)計(jì)，開關(guān)量輸入輸出，模擬量輸入輸出。 | 用于監(jiān)測(cè)回路用電量、電氣參數(shù)和電能質(zhì)量 |
以上設(shè)備均可接入AcrelEMS企業(yè)微電網(wǎng)能效管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)企業(yè)微電網(wǎng)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、智能預(yù)測(cè)、動(dòng)態(tài)調(diào)控和實(shí)時(shí)預(yù)警，確保企業(yè)電網(wǎng)安全、可靠、低碳運(yùn)行。
4 結(jié)論
安科瑞電能質(zhì)量治理產(chǎn)品在光伏電站的應(yīng)用中，通過(guò)動(dòng)態(tài)補(bǔ)償諧波、提供無(wú)功功率補(bǔ)償和實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電能質(zhì)量，有效解決了光伏電站面臨的功率因數(shù)過(guò)低和諧波污染問(wèn)題。這些解決方案不僅幫助企業(yè)避免因?yàn)楣β室驍?shù)過(guò)低而導(dǎo)致的力調(diào)電費(fèi)考核，還可以提高了光伏電站的運(yùn)行效率和企業(yè)微電網(wǎng)的穩(wěn)定性，使企業(yè)更好的使用可再生能源。
