光伏电站接入对电能质量的影响及其改进对策

中图分类号：TM73 文献标识码：A

引言

在光伏发电站大规模建设的态势下，必须对光伏电站接入电网等方式进行优化调整：重点关注光伏并网系统安全保障运行对电能质量及电网运行安全性和稳定性构成的影响；结合光伏电站并网运行的客观规律提出科学解决对策；针对电网非对称故障、光伏发电孤岛等现象采取相应措施，在保证配电网安全运行的基础上提高电能质量。

1 影响发电量因素分析

1.1 太阳能资源

太阳能资源是光伏电站发电的基础，太阳的辐射强度直接关系光伏电站的发电能力，且太阳辐射量与电站发电能力呈正相关，日照强度越高、日照时间越长，光伏组件接收的光能就越多，从而输出的电能就越多。同时，太阳的辐射强度、光谱特性也随着气象条件而改变，如阴天、雨天或四季变化会导致光照强度的不稳定，光伏发电的输出功率受气象条件的影响。因此，太阳能资源是光伏电站选址的核心因素，也是影响光伏电站发电能力的关键。

1.2 光伏组件的安装方式

地面光伏电站的主流安装方式是固定式支架安装。建设在不同地区的光伏电站因当地的经纬度、朝向等地理因素，所采用的固定支架倾角不相同。安装支架倾角过小，光伏板在冬季可能无法接收足够的太阳辐射；安装支架倾角过大，则在夏季可能因太阳高度角过大而导致辐射量较少。同时，在降雪地区，安装倾角设置不合理可能导致光伏板表面积雪难以自行滑落，进而影响发电效率。

1.3 光伏组件串并联匹配

光伏组件的串并联匹配是光伏电站设计中的一个重要环节。串联和并联是连接光伏组件的两种基本电气连接方式。如果组件连接方式存在明显问题，组件间串联会由于不同组件间的电流差异造成电流损失，组串间并联也会由于不同组串间的电压差异造成电压损失。因此，串并联匹配需在设计初期根据光伏组件的特性和电气参数，通过合理的选择串联和并联的数量和方式来达到最佳的电流、电压和功率的输出。

1.4 光伏电站设备运行稳定性及日常运维

光伏电站设备运维是确保电站安全、稳定运行和提高发电效率的关键环节，光伏电站设备运行的稳定性直接影响电站的发电量，例如夏季是光伏电站发电的高峰时段，但因光伏发电设备长期在室外环境运行，受光照、雨水的长期影响，线缆和电子元器件等设备在高温高湿环境中会加速老化，电站设备容易发生运行故障和安全隐患，逆变器以上的交流设备一旦发生故障停机，造成的损失电量将是巨大的。

2 光伏电站接入对电能质量影响的对策

2.1 抑制电压闪变和波动

将动态电压恢复装置和补偿装置与电网设备相连接，即可在各种装置的作用下对电能质量进行控制。其中补偿装置主要用于存储能量，当无功功率散发完毕后，还能及时对有功功率进行补偿，对光伏电站的电能质量实现优化调整。若电网电压出现急剧变化，可通过补偿无功电流来抑制电压闪变和波动。在电压闪变和波动抑制过程中，还可借助有源电力滤波设备控制电压波动，其不仅具有响应速度快的优点，在设备运行过程中还具有较强可靠性和稳定性。结合光伏电站实际规划加强装置过电压保护力度，在电流和电压限制器作用下，增强光伏电站抗饱和力度和下垂控制效果，以保证光伏电站电网故障下电压保护的可靠性，并抑制电压闪变和波动等电能质量下降。同时控制光伏电站电网电压跌落时光伏发电站运行状态，在保证电网电流值大小和安全范围规划合理的同时，抑制光伏电站接入过程中电压闪变和波动等。

2.2 提高电能质量

首先，在光伏电站接入中必须注重电能质量的提高，重点关注电功率因素的控制和调整，持续保持无功就地平衡，将供电半径控制在特定数值范围内。其次，对配电设备和变电之间的关系进行优化调整，选择适合的供电线路导线截面，以避免供电设备出现超负荷现象。最后，在光伏电站接入过程中还需考虑预设调压方法，严格按照预设调压策略执行相关操作，这也是提高电能质量的关键。需注意的是，相关技术人员应充分考虑电能质量的所有影响因素，结合终端用户用电需求采取相应解决措施，重点关注不稳定性风险的防控，并保证电能质量优化调整的针对性与有效性；根据光伏电站接入中电能质量变化进行电压调设和用电需求量控制，进而采取针对性的有效措施；对光伏电站接入的实际情况及电能转变基本规律加以分析，继而确定合理控制措施，以确保光伏电站接入后的电能质量得到进一步提高。

2.3 合理选择规范的设备型号

首先，在组件选择方面，应优先选择高效率、高质量的太阳能光伏组件。通过对市场上各种型号的组件进行评估和比较，选择具有良好性能和长期可靠性的组件。这些组件通常会具备更高的转换效率和更好的耐久性，从而提高整个光伏电站的发电效率。

其次，在逆变器选择方面，应确保选择符合国家标准并具备良好效能的逆变器。逆变器的质量和性能直接影响到光伏电站的发电效率。选择具备较高转换效率和稳定性能的逆变器，能够最大限度地提高电站的发电效率。

此外，合理设计光伏电站的布局是提升发电效率的重要因素之一。通过合理安排组件的摆放方向、间距和倾斜角度，最大程度地利用光照资源，提高光伏电站的发电量。同时，避免阴影覆盖和组件之间的相互遮挡，以避免功率损失和效率下降。

2.4 对系统和设备进行定期维护

首先，制定定期维护计划和检修方案。根据设备的使用寿命、厂商建议的维护周期以及现场实际情况，制定详细的维护计划，并明确各项任务、时间和责任人。针对不同设备，制定相应的检修方案，包括维护、清洁、润滑、紧固等工作内容，确保设备在良好状态下运行。另外，相关部门需要高度重视电站的运维管理，进行设备的检修和维护，及时发现并解决可能存在的故障，确保设备正常运行。同时，建立完善的数据监测与分析系统，实时监控光伏电站的发电情况，并根据数据分析结果进行优化调整，提高发电效率。

另外，通过科学合理的运营管理和技术创新，不断改进光伏电站运行模式和发电技术。例如，结合储能技术，提高电站的发电平滑性和可调度性，减少电网波动对发电效率的影响;利用智能控制技术，实现光伏电站的最佳运行策略，进一步提高发电效率。

结束语

综上所述，光伏电站接入对电能质量、电网安全稳定运行以及配电网继电保护等构成一定影响，必须结合光伏发电的固定特性及接入电网方式，来确保光伏并网系统稳定输出有功功率和无功功率。针对光伏电网接入对电能质量的影响提出相应解决对策，同时充分考虑电网非对称故障下的过电流、过电压等问题，兼顾光伏并网孤岛实施良好的控制。在光伏并网系统稳定运行的前提下，对电能质量影响因素进行优化调整，以充分发挥太阳能发电的积极作用和独有优势。

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