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1光伏發(fā)電站發(fā)電原理以及接入電網(wǎng)方法
太陽的光子照射到不均勻的半導(dǎo)體或者金屬與半導(dǎo)體結(jié)合的不同位置產(chǎn)生了電位差。根據(jù)能量之間的轉(zhuǎn)化，其過程就是由光子轉(zhuǎn)化為電子，光能轉(zhuǎn)化為電能的過程;由于電位差形成電壓，通過連接形成電流的回路，我們把這個稱為光伏效應(yīng)，同時這也是光伏發(fā)電站發(fā)電的原理。
根據(jù)電壓等級可以將光伏發(fā)電站分為三類：一是接入電壓等級為66KV及以上的電網(wǎng)的光伏發(fā)電站稱為大型光伏發(fā)電站;二是接入電壓等級為10～35KV電網(wǎng)的光伏發(fā)電站稱為中型光伏發(fā)電站;三是接入電壓等級為0.4kV低壓電網(wǎng)的光伏發(fā)電站稱為小型光伏發(fā)電站。光伏發(fā)電站由四個部分組成：光伏電池陣列、逆變器、升壓變壓器、控制保護裝置，其發(fā)電以及接入電網(wǎng)的過程就是首先通過光伏電池陣列將光能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽娔芤灾绷麟姷男问酵ㄟ^逆變器轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟娸敵觯藭r的交流電是低壓交流電，然后通過升壓變壓器將交流電的電壓升壓接入電網(wǎng)。一個光伏發(fā)電站的發(fā)電功率通過此發(fā)電站的光照量來衡量。光伏發(fā)電受環(huán)境的影響造成存在高次諧波含量和發(fā)電功率不穩(wěn)定性，從而影響到光伏發(fā)電的電能質(zhì)量。
2光伏發(fā)電站產(chǎn)生諧波對電網(wǎng)的主要影響
2.1高次諧波含量
通過測量研究表明，電力系統(tǒng)中的三相交流發(fā)電機輸出的電壓的波形通常情況下為正弦波，所謂的正弦波就是波形中近似無直流及高次諧波的分量。對于基波就是對稱分量，三相向量之和為零，這樣就對外不會形成電磁場。但是對于諧波電流的分量的三相向量之和不等于零，會形成強大的磁場，對光伏發(fā)電站的電能質(zhì)量產(chǎn)生影響。高次諧波源向整個電網(wǎng)注入了整倍于基波頻率的諧波電流。諧波電流在電網(wǎng)上產(chǎn)生諧波降壓，必然會導(dǎo)致整個電網(wǎng)電壓和電流的波形產(chǎn)生變化，直接導(dǎo)致了光伏發(fā)電站電能質(zhì)量的不斷下降。
研究發(fā)現(xiàn)，光照強度對于光伏發(fā)電站輸出的諧波影響顯著。光伏發(fā)電站中通常采用的脈沖寬度調(diào)制技術(shù)將直流電轉(zhuǎn)化為交流電的過程中都會產(chǎn)生不同的諧波。由于采用脈沖寬度調(diào)制技術(shù)的逆變器主要目的就是為了降低低頻次諧波含量對電網(wǎng)的電能質(zhì)量的影響，但同時也丟失了壓制高頻次諧波含量的能力，導(dǎo)致諧波中的低頻次的含量低。
2.2發(fā)電功率的不穩(wěn)定性
光照強度對于光伏發(fā)電站的輸出功率同樣存在著巨大的影響。光伏發(fā)電的輸出功率具有波動性、間歇性、周期性這三個主要特點，這就造成了對電網(wǎng)電壓的波動閃變。尤其是光伏發(fā)電在如今發(fā)電形式的比例越來越重要的情況下，它的三個主要特點對用電電網(wǎng)的調(diào)節(jié)影響也會越來越明顯，很有可能造成整個電網(wǎng)頻率的上下波動。
3提高光伏發(fā)電電能質(zhì)量的技術(shù)措施
3.1提高并網(wǎng)點短路容量
通過提高光伏發(fā)電站并網(wǎng)電壓等級并選擇短路容量水平比較高的變電站作為電站接入點，既提高電壓的波動與閃變，又能提高電壓的不平衡度和諧波等指標(biāo)的合格率。
3.2電能控制裝置在光伏發(fā)電系統(tǒng)中的應(yīng)用
傳統(tǒng)的電網(wǎng)電能質(zhì)量治理裝置在光伏發(fā)電系統(tǒng)中依然使用，例如APF、DSTATCCOM和SVC等同樣可用于大規(guī)模的光伏發(fā)電站作為無功補償和諧波治理裝置。同時，光伏微源本身具有功率響應(yīng)積極、有功無功分別可調(diào)等優(yōu)點，可以擔(dān)當(dāng)一定的電能質(zhì)量調(diào)節(jié)任務(wù)，與電能質(zhì)量治理裝置聯(lián)合使用，從而改善電能質(zhì)量。
3.3增加一定的調(diào)壓設(shè)備
根據(jù)諧振原理，通過濾波電路對需要消除的高次諧波進(jìn)行調(diào)諧，使之發(fā)生諧振。
4結(jié)語
光伏發(fā)電技術(shù)依舊是一個相對較新的研究領(lǐng)域，人們需要不斷地探索總結(jié)去提高光伏發(fā)電站的電能質(zhì)量，同時把光伏發(fā)電這一綠色環(huán)保的新能源作為今后的主要能源。通過本文可以了解光伏發(fā)電站接入電網(wǎng)后主要的電能質(zhì)量問題是諧波。諧波注入是否合格是由接入點的短路容量、接入光伏站的容量以及逆變器注入電網(wǎng)的諧波電流決定的。
太陽的光子照射到不均勻的半導(dǎo)體或者金屬與半導(dǎo)體結(jié)合的不同位置產(chǎn)生了電位差。根據(jù)能量之間的轉(zhuǎn)化，其過程就是由光子轉(zhuǎn)化為電子，光能轉(zhuǎn)化為電能的過程;由于電位差形成電壓，通過連接形成電流的回路，我們把這個稱為光伏效應(yīng)，同時這也是光伏發(fā)電站發(fā)電的原理。
根據(jù)電壓等級可以將光伏發(fā)電站分為三類：一是接入電壓等級為66KV及以上的電網(wǎng)的光伏發(fā)電站稱為大型光伏發(fā)電站;二是接入電壓等級為10～35KV電網(wǎng)的光伏發(fā)電站稱為中型光伏發(fā)電站;三是接入電壓等級為0.4kV低壓電網(wǎng)的光伏發(fā)電站稱為小型光伏發(fā)電站。光伏發(fā)電站由四個部分組成：光伏電池陣列、逆變器、升壓變壓器、控制保護裝置，其發(fā)電以及接入電網(wǎng)的過程就是首先通過光伏電池陣列將光能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽娔芤灾绷麟姷男问酵ㄟ^逆變器轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟娸敵觯藭r的交流電是低壓交流電，然后通過升壓變壓器將交流電的電壓升壓接入電網(wǎng)。一個光伏發(fā)電站的發(fā)電功率通過此發(fā)電站的光照量來衡量。光伏發(fā)電受環(huán)境的影響造成存在高次諧波含量和發(fā)電功率不穩(wěn)定性，從而影響到光伏發(fā)電的電能質(zhì)量。
2光伏發(fā)電站產(chǎn)生諧波對電網(wǎng)的主要影響
2.1高次諧波含量
通過測量研究表明，電力系統(tǒng)中的三相交流發(fā)電機輸出的電壓的波形通常情況下為正弦波，所謂的正弦波就是波形中近似無直流及高次諧波的分量。對于基波就是對稱分量，三相向量之和為零，這樣就對外不會形成電磁場。但是對于諧波電流的分量的三相向量之和不等于零，會形成強大的磁場，對光伏發(fā)電站的電能質(zhì)量產(chǎn)生影響。高次諧波源向整個電網(wǎng)注入了整倍于基波頻率的諧波電流。諧波電流在電網(wǎng)上產(chǎn)生諧波降壓，必然會導(dǎo)致整個電網(wǎng)電壓和電流的波形產(chǎn)生變化，直接導(dǎo)致了光伏發(fā)電站電能質(zhì)量的不斷下降。
研究發(fā)現(xiàn)，光照強度對于光伏發(fā)電站輸出的諧波影響顯著。光伏發(fā)電站中通常采用的脈沖寬度調(diào)制技術(shù)將直流電轉(zhuǎn)化為交流電的過程中都會產(chǎn)生不同的諧波。由于采用脈沖寬度調(diào)制技術(shù)的逆變器主要目的就是為了降低低頻次諧波含量對電網(wǎng)的電能質(zhì)量的影響，但同時也丟失了壓制高頻次諧波含量的能力，導(dǎo)致諧波中的低頻次的含量低。
2.2發(fā)電功率的不穩(wěn)定性
光照強度對于光伏發(fā)電站的輸出功率同樣存在著巨大的影響。光伏發(fā)電的輸出功率具有波動性、間歇性、周期性這三個主要特點，這就造成了對電網(wǎng)電壓的波動閃變。尤其是光伏發(fā)電在如今發(fā)電形式的比例越來越重要的情況下，它的三個主要特點對用電電網(wǎng)的調(diào)節(jié)影響也會越來越明顯，很有可能造成整個電網(wǎng)頻率的上下波動。
3提高光伏發(fā)電電能質(zhì)量的技術(shù)措施
3.1提高并網(wǎng)點短路容量
通過提高光伏發(fā)電站并網(wǎng)電壓等級并選擇短路容量水平比較高的變電站作為電站接入點，既提高電壓的波動與閃變，又能提高電壓的不平衡度和諧波等指標(biāo)的合格率。
3.2電能控制裝置在光伏發(fā)電系統(tǒng)中的應(yīng)用
傳統(tǒng)的電網(wǎng)電能質(zhì)量治理裝置在光伏發(fā)電系統(tǒng)中依然使用，例如APF、DSTATCCOM和SVC等同樣可用于大規(guī)模的光伏發(fā)電站作為無功補償和諧波治理裝置。同時，光伏微源本身具有功率響應(yīng)積極、有功無功分別可調(diào)等優(yōu)點，可以擔(dān)當(dāng)一定的電能質(zhì)量調(diào)節(jié)任務(wù)，與電能質(zhì)量治理裝置聯(lián)合使用，從而改善電能質(zhì)量。
3.3增加一定的調(diào)壓設(shè)備
根據(jù)諧振原理，通過濾波電路對需要消除的高次諧波進(jìn)行調(diào)諧，使之發(fā)生諧振。
4結(jié)語
光伏發(fā)電技術(shù)依舊是一個相對較新的研究領(lǐng)域，人們需要不斷地探索總結(jié)去提高光伏發(fā)電站的電能質(zhì)量，同時把光伏發(fā)電這一綠色環(huán)保的新能源作為今后的主要能源。通過本文可以了解光伏發(fā)電站接入電網(wǎng)后主要的電能質(zhì)量問題是諧波。諧波注入是否合格是由接入點的短路容量、接入光伏站的容量以及逆變器注入電網(wǎng)的諧波電流決定的。
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