전력 품질과 솔루션에 대한 네트워크 연결 태양광 발전의 영향

요약:광전지 발전은 새롭고 오염이 없는 발전 방법으로서 전통적인 전기 에너지의 수요를 크게 완화했습니다.전력망에 연결된 태양광 발전 시스템, 고유의 무작위성, 변동성 및 간헐적 특성으로 인해,그리고 네트워크에 연결된 태양광 발전 시스템은 많은 수의 비선형 전력 전자 구성 요소를 포함합니다., 전통적인 전력 생산 방법과 비교하여 태양광 발전은 전력 품질에 큰 영향을 미칩니다.전압 변동 및 깜박임, DC 주입, 섬화 효과 및 전력망에 연결 된 태양광 발전에서 발생하는 다른 문제, 그리고 전력 품질을 향상시키기 위한 실행 가능한 조치를 연구하고 논의합니다.

0 소개

국제화 과정의 가속화와 세계 경제의 급속한 발전으로 에너지 소비도 증가했습니다.그리고 전통적인 에너지의 점차적인 고갈과 환경 문제는 점점 심각해지고 있습니다.최근 몇 년 동안 태양광 발전의 설치 용량은 계속 증가하고 있습니다.전력망에 연결된 전력도 매년 증가하고 있습니다., 그러나 설치 용량의 특성 때문에 일반적으로 작고, 사이트 배열은 상대적으로 흩어져 있으며, 출력 전력 변동은 크다.그것은 또한 네트워크의 전력 품질에 큰 영향을 미쳤습니다.따라서 전력 생산 및 전력 네트워크의 안전하고 안정적인 운영을 촉진하기 위해 전력 품질에 대한 태양광 발전의 영향을 연구하는 것이 매우 중요합니다.

1 태양광 발전의 기본 원칙

태양광 발전은 반도체 표면에 존재하는 태양광 효과를 사용하여 반도체 물질의 양쪽 끝에서 빛을 통해 직류를 전송합니다.태양이 반도체 P-N 노드에 비춰지면, 새로운 전자 구멍 쌍이 형성되고, 광자가 공동 결합으로부터의 전자를 흥분시킨 후, 전자는 N 영역으로 흐르고 구멍은 P 영역으로 흐릅니다.반도체의 두 끝 사이의 잠재적 차이로 인해PN 접점의 양쪽 끝의 회로가 연결되면, 전류가 형성되며, P 영역에서 N 영역으로 외부 회로를 통해 흐릅니다.그리고 전기 전력은 부하에 출력됩니다.

2 네트워크에 연결된 태양광 발전의 구조와 분류

전력망에 연결된 태양광 발전 시스템은 주로 태양 전지 패널 (모듈), 고전력 추적 (MPPT) 컨트롤러, DC-AC 인버터 여러 부분으로 구성됩니다.태양광 인버터의 스위치 요소로 단열 게이트 양극 트랜지스터 (IG-BT) 를 사용하여태양전지의 DC 출력은 전압 수준을 높이기 위해 DC-DC 변환기에 의해 증가하고 DC는 같은 진폭의 AC로 변환됩니다.DC-AC 인버터를 통한 전력망 전압의 주파수 및 단계, 전력망에 통합을 실현하거나 AC 부하에 전력을 공급합니다. 태양광 발전 시스템의 구조는 그림 1에 표시됩니다.

그림 1 네트워크에 연결된 태양광 발전 시스템 구조

전력망에 연결된 작동 방식에 따라 태양광 발전 시스템은 세 가지 형태로 나눌 수 있습니다.역류가 전력망에 연결되지 않고 전력망에 연결되는 전류. 그리드에 연결된 태양광 발전 시스템은 전력망에 직접 연결되며 에너지 저장 배터리가 필요하지 않으며 바닥 면적을 절약하고 구성 비용을 크게 줄입니다.그리고 전력망에 의해 충전 전력 결핍이 보충됩니다따라서, 그리드에 연결된 태양광 발전 시스템은 태양광 발전의 주요 발전 방향입니다.그리고 이 단계에서는 새로운 에너지 발전 방법이 될 수도 있습니다..

• 전력망에 연결된 태양광 발전의 영향력

태양광 발전은 새로운 에너지 생산, 조명, 온도 및 다른 외부 조건의 무작위성, 변동성,간헐적인 변화는 태양광 발전이 네트워크에 미치는 영향의 주요 요인입니다.그 중 DC-AC 인버터는 전력망에 연결된 태양광 발전 시스템의 주요 장치 중 하나입니다.그리고 태양광 인버터의 품질은 태양광 발전의 전력 품질이 특정 범위에서 네트워크에 연결된 전력의 요구 사항을 충족시킬 수 있는지 여부를 결정합니다.태양광 발전이 전력망에 연결되면, 하모닉, 전압 변동 및 반짝이는, DC 주입, 섬 효과와 같은 문제가 발생할 것입니다.이는 네트워크의 전력 품질을 감소시키고 네트워크에 부정적인 영향을 줄 것입니다.심각한 경우에는 전력 공급 시스템 및 태양광 발전 장비 자체의 안전하고 안정적인 작동을 방해합니다.

3.1조화적 영향력

태양광 발전은 태양광 모듈을 통해 태양 에너지를 일류로 변환하는 것입니다.그리고 그 다음 네트워크에 연결된 인버터를 통해 전류를 교류로 변환하여 네트워크에 연결된태양광 발전 시스템에서 인버터는 하모닉을 생산하는 주요 장비입니다.네트워크에 연결 된 인버터에서 전력 전자 구성 요소의 많은 응용 프로그램은 시스템의 정보 및 지능 처리 기능을 향상 시켰습니다., 그러나 그것은 또한 많은 수의 비선형 부하를 증가시키고, 파동 형태 왜곡을 유발하고 시스템에 많은 수의 하모닉을 가져옵니다.인버터의 전환 속도의 지연은 또한 전력 시스템 내에서 전체 동적 성능의 출력 영향을 미칠 것입니다기상 (방사, 온도) 가 크게 변하면 하모닉의 변동 범위도 커집니다.비록 하나의 네트워크에 연결된 인버터의 출력 전류 하모닉은 작지만, 네트워크에 연결된 여러 인버터의 출력 전류 하모닉은 병렬로 연결된 후에 겹쳐집니다.그 결과 출력 전류 하모닉이 표준을 초과하는 현상또한, 인버터의 평행 연결은 평행 공명을 생성하기 쉽다. 이것은 결합 공명 현상을 초래합니다.그 결과 특정 하모닉 전류의 확장과 네트워크에 연결된 전류의 과도한 하모닉 함량의 문제.

태양광 접근 후 전력 품질 문제를 대상으로 하자면, 하모닉을 억제하는 효과적인 방법을 제시합니다.

• 하모닉 생성 소스에서 시작하여 하모닉 주입을 줄이기 위해 하모닉 소스를 개혁합니다.
• 특정 함수의 하모닉 전류를 흡수하기 위한 장치의 활성 또는 수동 필터.
• 추가적인 조화 상응 장치 설치

3.2 전압 변동 및 반짝이는

전통적인 유통망에서, 활동 전력과 반응 전력의 변화는 시간이 지남에 따라 시스템 전압의 변동으로 이어집니다.태양광 발전 시스템의 활성 전력의 변화는 전압 변동과 액세스 포인트 반짝이는 주요 요인이 됩니다.태양광 발전 시스템의 핵심 구성 요소인 태양광 패널의 높은 전력점은 방사능 강도, 날씨, 계절, 온도 및 기타 요인과 밀접하게 관련이 있습니다.그리고 이러한 자연적 요인의 무작위적인 변화는 출력 전력을 크게 변화시킵니다., 일정한 범위 내에서 부하 전력의 빈번한 변화를 초래하여 전압 변동 및 네트워크에 연결된 사용자의 부하 끝에서 깜박이는 결과를 초래합니다.

현재 광전기 전압 변동과 반짝이는 문제에 대한 해결책은 다음과 같습니다.

• 전력망에 연결된 태양광 인버터의 제어 전략을 최적화하여 전압 안정성을 향상시킵니다.

2) 서브 스테이션 버스의 단축 용량을 높여

3) 태양광 발전소의 용량을 결정하면 전체 활성 전력을 증가시키기 위해 전력 인수를 증가시킵니다.따라서 반응 전력 변화의 양을 줄이고 전압 변동의 한계 요구 사항을 충족합니다..

3.3 DC 주입 문제

네트워크에 연결된 태양광 발전 시스템에서 해결해야 할 또 다른 핵심 문제는 DC 주입입니다. DC 주입은 네트워크의 전력 품질에 영향을 미칩니다.또한 네트워크의 다른 장비에 부정적인 영향을 미칩니다.IEEEStd929-2000 및 IEEEStd547-2000은 네트워크에 연결된 전력 생산 장치에 의해 네트워크에 주입되는 DC 전류 구성 요소가 0을 초과 할 수 없다고 명확히 규정합니다.장치의 명소 전류의 5%DC 주입의 주요 이유는 다음과 같습니다.

전력 전자 장치 자체의 분산과 드라이브 회로의 불일치 및 비대칭성; 2) 고전력 제어 장치의 측정 장치의 제로 드리프트 및 비선형성;3) 각 스위치 장치의 라인 임피던스의 비대칭성, 기생물 매개 변수와 기생물 전자기장 등의 영향

현재 DC 주입을 억제하는 주요 방법은: 1) 감지 보상 방법; 2) 인버터의 네트워크 연결 구조를 최적화하고 설계; 3) 콘덴시터 직선 분리;4) 가상 용량 방법5) 장치 격리 트랜스포머

3.4 섬 효과의 효과

섬화 효과는 인적 요인이나 자연 요인에 의해 전력 공급이 중단되는 현상을 의미합니다.하지만 전력망에 연결된 모든 태양광 발전 시스템은 전력망 차단 상태를 적시에 감지하지 못합니다., 그래서 태양광 발전 시스템과 연결된 부하는 여전히 독립적으로 작동합니다.전력망에 연결된 태양광 발전의 접근 침투율이 지속적으로 확대됨에 따라, 섬 효과의 가능성은 점차 증가합니다. 섬 효과의 형성은 전체 유통 네트워크의 전력 품질에 부정적인 영향을 미칩니다. 주로 다음을 포함합니다.

• 섬효과가 발생하는 지점에서 전압과 주파수가 크게 변동하여 전력 품질이 감소합니다.그리고 섬의 전압과 주파수는 전력망에 의해 제어되지 않습니다, 시스템 전기 장비에 손상을 입히고 다시 닫는 오류를 일으킬 수 있으며 또한 전력 네트워크 유지 관리 직원에 대한 개인 안전 위험을 초래할 수 있습니다.
• 전원 공급 복구 과정에서 전압 단계 사이의 비동기성으로 인해 급류가 발생하여 그리드 파형이 즉시 떨어질 수 있습니다.
• 태양광 발전 시스템의 섬효과 후, 원래 전원 공급 방식이 단일 단계 전원 공급 방식이라면,분배 네트워크에서 3단계 부하 비대칭의 문제를 일으킬 수 있습니다., 그리고 다른 소비자의 전력 소비의 전반적인 품질을 감소시킵니다.
• 유통망이 섬 모드로 전환하여 전기를 공급하기 위해 태양광 발전 시스템에만 의존하면전원 공급 시스템 용량이 너무 작거나 에너지 저장 장치가 설치되어 있지 않은 경우, 그것은 사용자 부하에서 전압 불안정성과 반짝이는 문제를 일으킬 수 있습니다.

섬 효과의 영향에 대해서는 주로 다음과 같은 해결책이 있습니다.

• 네트워크에 연결된 태양광 발전 시스템의 섬 탐지 방법을 최적화하고, 태양광 발전의 크기에 대한 영향을 분석합니다.유통망의 결함 전류의 방향 및 분포, 고장 상태에서 부하 절단 속도 및 섬 분단의 선택 기술을 개선합니다.
• 섬 탐지 기술의 신뢰성을 향상시키고 신속하고 효과적인 반섬 보호 기능을 구성합니다.비정상적인 상황에서 섬 상태를 정확하게 판단하고 신속하고 효과적으로 전력 연결을 중단합니다..

4 해결책

4.1전력 품질 온라인 모니터링

APView500 전력 품질 온라인 모니터링 장치는 고성능 멀티 코어 플랫폼과 임베디드 운영 체제를 채택합니다.그리고 IEC61000-4-30 "시험 및 측정 기술 - 전력 품질 측정 방법"에 명시된 측정 방법에 따라 전력 품질 지표를 측정합니다.그것은 조화 분석, 파동 형태 샘플링, 전압 하락 / 상승 / 중단, 반짝이는 모니터링, 전압 불균형 모니터링, 이벤트 기록, 측정 제어 및 기타 기능을 통합합니다.장치는 전력 품질 지수 매개 변수 측정 방법의 표준화에서 IEC61000-4-30A 클래스 표준을 달성했습니다., 지표 매개 변수의 측정 정확성, 시계 동기화, 이벤트 표시 기능 및 기타 측면,그리고 110kV 이하의 전력 공급 시스템의 전력 품질 모니터링의 요구 사항을 충족 할 수 있습니다..

4.2 섬 보호 장치

반섬 보호 장치가 역전력, 주파수 돌연변이 등과 같은 비정상적인 데이터가 있음을 감지하면 즉 섬 현상이 발생하면장치는 단자를 빠르게 잘라 주기 차단기와 협력 할 수 있습니다, 그래서 발전소와 전력망 쪽은 빠르게 분리되고, 전력 발전소 및 관련 유지 관리 직원의 생명 안전 보장.

4.3 제품 소개

5 결론

중국의 광전력 발전 산업의 급속한 발전으로 인해, 네트워크에 연결된 광전력의 설치 용량과 양은 증가하고 있습니다.이는 네트워크의 전력 품질에 큰 영향을 미쳤습니다.따라서 네트워크에 연결된 태양광 발전이 네트워크의 전력 품질에 미치는 영향을 연구하는 것이 필요합니다.이 논문은 태양광 발전의 기본 원칙과 구조적 특성을 분석합니다., 전력망에 연결된 태양광 발전에서 조화, 전압 변동 및 반짝이는, DC 주입 및 섬 효과의 원인을 설명합니다.그리고 전력 품질을 향상시키기 위한 실행 가능한 조치를 제안합니다., 이것은 태양광 발전의 전력 품질을 더 향상시키기 위해 특정 기준 중요성을 가지고 있습니다.

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