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2.5 对电能质量的影响 随着大规模光伏的接入,电力电子广泛应用使得大量非线性负载也加入到系统中,对电力系统造成污染,出现电能质量问题。逆变器开关速度延缓,导致输出失真,产生谐波;在太阳光急剧变化、输出功率过低、变化过于剧烈的情况下,产生谐波会很大;也会出现大规模光伏集中并网时电流谐波叠加的问题等。国内外若干大型光伏电站的运行经验表明:即使单台并网逆变器的输出电流谐波较小,多台并网逆变器并联后输出电流的谐波也有可能超标 [35-36] 。针对这些问题,文献[37]从并网逆变器 并联系统数字控制的角度出发,对多台逆变器组合的谐波问题和稳定性进行了建模;文献[38]分析了大型光伏电站逆变器并联系统中存在的电网阻抗耦合效应,该耦合效应降低了并网逆变器控制回路的带宽和稳定裕度,导致并网电流谐波含量超标等不稳定问题; 文献[39]分析了光伏电站通过长距离输电线缆接入弱电网,滤波电容可能引起的谐振从而造成某些次谐波放大问题。 直流注入也是光伏并网需要解决的关键问题之一,产生原因是多方面的[40]。光伏出力的大幅、高频随机波动也会引发电压波动、闪变以及电压偏差、频率波动等问题。针对光伏接入后的电能质量问题,提出抑制谐波的有效方法[40]:包括增加谐波补偿器、无源固定频次滤波器、有源滤波器、混合滤波器等;提出了治理直流注入的有效解决方法,包括:1)安装隔离变压器;2)设计合理的逆变器拓扑结构;3)电容隔直;4)检测补偿;5)虚拟电容法等。 2.6 对配电系统保护的影响 光伏电源接入配电网后使配网故障特征发生了变化,对继电保护和自动装置产生若干影响:1)网架结构由单电源辐射状网络变为双电源、多电源的复杂拓扑结构,从而故障电流大小、方向及持续时间均发生变化,原有馈线保护都将受到影响,保护装置会发生误动或拒动[41-46];2)根据变压器连接方式的不同,与变压器相连的逆变器会额外形成接地回路,影响零序电流或在单相接地故障时加大未短路相的对地电压,也将改变继电保护的动作特性[47];3)对扰动较为敏感的并网光伏变换器增加了必要的保护内容,包括低电压穿越、输出谐波超标、输出直流分量超标和三相不平衡保护等[47];4)当PV系统反孤岛保护功能时间不能与自动重合闸等装置协调配合时,会引起非同期合闸;5)对配电系统中的线路三相一次重合闸以及变电站(开闭所)的备用电源自投装置应用产生一定的影响。为防止出现非同期合闸,对于接有经逆变器并网的线路或母线,其三相一次重合闸起动时间或须备用电源自投断路器的动作时间均要大于逆变器反孤岛保护最大动作时间。 分布式、高密度光伏发电系统往往通过多条或一条低压配电线路接入于同一母线并网发电[48]。由于同一区域的光伏发电功率受光照变化的影响具有相关性,高密度光伏发电系统并网,会加剧配电网局部潮流变化幅度以及电压的波动范围[49-52]。另外,若某些与高密度光伏发电系统同一母线的供电负荷较小的馈电线路发生短路故障时,可能导致接于馈电线路的上下级熔断器无法配合,失去选择性,甚至有可能致使流过某些负荷支路上的短路功率超过断路器的遮断容量[53]。 2.7 下一步研究重点及建议 1)基于大规模光伏集中接入、高压交直流外送等多种典型场景,剖析规模化的光伏与大电网动态特性的交互作用机理,从功角、频率以及电压等多个稳定侧面,分析大规模光伏接入后对大电网安全稳定的影响; 2)研究大电网现有三道安全防线对大规模光伏接入及外送的适应性,并进行优化调整。 3)研究规模化分散式接入的光伏与配电网交互运行机理;研究光伏大规模接入对配电网潮流分布、无功电压以及电能质量等运行特性的影响; 4)研究光伏规模化接入后保护方案、自动装置及调度自动化系统的适应性及优化协调技术。
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