L'impatto della generazione di energia fotovoltaica collegata alla rete sulla qualità dell'energia e sulle soluzioni

Abstract:La produzione di energia fotovoltaica, come nuovo metodo di produzione di energia senza inquinamento, ha notevolmente alleviato la domanda di energia elettrica tradizionale.per il sistema fotovoltaico di generazione di energia collegato alla rete, a causa della sua natura casuale, volatilità e caratteristiche intermittenti,e il sistema di generazione di energia fotovoltaica collegato alla rete contiene un gran numero di componenti elettronici di potenza non lineariLa qualità dell'energia della rete ha un grande impatto.fluttuazioni di tensione e lampeggiamenti, iniettamento di corrente continua, effetto isolazione e altri problemi causati dalla generazione di energia fotovoltaica collegata alla rete elettrica, e studia e discute misure fattibili per migliorare la qualità dell'energia.

0 Introduzione

Con l'accelerazione del processo di internazionalizzazione, il rapido sviluppo dell'economia mondiale, è aumentato anche il consumo di energia.L'Europa deve essere un'Europa che non si preoccupi per l'ambiente, che non si preoccupi per l'ambiente.L'energia solare, come energia rinnovabile pulita e priva di inquinamento, ha ricevuto molta attenzione da parte delle persone.e l' elettricità in rete è aumentata anche di anno in anno, ma a causa delle caratteristiche della sua capacità installata è generalmente piccola, la disposizione del sito è relativamente dispersa e la fluttuazione della potenza di uscita è grande,ha anche causato un grande impatto sulla qualità dell'energia della retePertanto, è di grande importanza studiare l'influenza della generazione di energia fotovoltaica sulla qualità dell'energia per promuovere la produzione di energia e il funzionamento sicuro e stabile della rete elettrica.

1 Principio di base della generazione di energia fotovoltaica

La generazione di energia fotovoltaica utilizza l'effetto fotovoltaico presente sulla superficie del semiconduttore per inviare una corrente continua attraverso la luce in entrambe le estremità del materiale semiconduttore.Quando il sole splende sul nodo P-N dei semiconduttori, si forma una nuova coppia elettrone-buco, e dopo che il fotone eccita l'elettrone dal legame covalente, l'elettrone scorre nella regione N e il buco scorre nella regione P,con un valore di ricambio di potenza superiore o uguale a 50 W,Una volta collegato il circuito alle due estremità della giunzione PN, si formarà una corrente che scorre dalla zona P alla zona N attraverso il circuito esterno,e la potenza elettrica sarà uscita al carico.

2 Struttura e classificazione della generazione di energia fotovoltaica collegata alla rete

Il sistema di generazione di energia fotovoltaica connesso alla rete è composto principalmente da pannelli solari (modulo), controller per il monitoraggio dell'alta potenza (MPPT), inverter CC-AC e diverse parti,utilizzando un transistor bipolare a porta isolata (IG-BT) come elemento di commutazione di un inverter fotovoltaicoL'uscita di corrente continua della cella solare viene aumentata dal convertitore DC-DC per aumentare il livello di tensione, e poi la corrente continua viene convertita in corrente alternata con la stessa ampiezza,frequenza e fase della tensione della rete elettrica attraverso l'inverter CC-ACLa struttura del sistema di generazione di energia fotovoltaica è illustrata nella figura 1.

Figura 1 Struttura del sistema di generazione di energia fotovoltaica connessa alla rete

Secondo la modalità di funzionamento connessa alla rete, il sistema di generazione di energia fotovoltaica può essere suddiviso in tre forme: connessa alla rete a corrente contraria,senza corrente contraria collegata alla rete e connessa alla rete di commutazioneIl sistema di generazione di energia fotovoltaica collegato alla rete è collegato direttamente alla rete elettrica, non richiede batterie di accumulo di energia, risparmia superficie, riduce notevolmente i costi di configurazione,e il deficit di potenza di carico è integrato dalla rete elettricaPertanto, il sistema di generazione di energia fotovoltaica connesso alla rete è la principale direzione di sviluppo della generazione di energia solare.e è anche un potenziale nuovo metodo di generazione di energia elettrica in questa fase.

• L'influenza della produzione di energia fotovoltaica collegata alla rete sulla qualità dell'energia della rete

La generazione di energia fotovoltaica come nuova generazione di energia, illuminazione, temperatura e altre condizioni esterne di casualità, volatilità,le variazioni intermittenti sono i principali fattori dell'impatto della produzione di energia fotovoltaica sulla reteTra questi, l'inverter CC-AC è uno dei principali dispositivi del sistema di generazione di energia fotovoltaica collegato alla rete.e la qualità dell'inverter fotovoltaico determina se la qualità di potenza della generazione di energia fotovoltaica può soddisfare in una certa misura i requisiti di reteQuando la generazione di energia fotovoltaica è collegata alla rete, si verificheranno problemi quali armoniche, fluttuazioni di tensione e lampeggiamenti, iniezione di corrente continua ed effetto isola.che ridurrà la qualità dell'energia della rete e causerà effetti negativi sulla reteIn casi gravi, essa compromette il funzionamento sicuro e stabile del sistema di alimentazione elettrica e dell'apparecchiatura fotovoltaica stessa.

3.1Influenza armonica

La generazione di energia fotovoltaica consiste nel convertire l'energia solare in corrente continua attraverso moduli fotovoltaici.e poi attraverso l'inverter connesso alla rete per convertire la corrente continua in corrente alternata per ottenere la rete connessaNel sistema di generazione di energia fotovoltaica, l'inverter è l'apparecchiatura principale per produrre armoniche.Il gran numero di applicazioni dei componenti elettronici di potenza negli inverter collegati alla rete ha migliorato l'informazione e l'elaborazione intelligente del sistema, ma aumenta anche un gran numero di carichi non lineari, causando distorsione della forma d'onda e portando un gran numero di armoniche al sistema.Il ritardo della velocità di commutazione dell'inverter influenzerà anche l'uscita delle prestazioni dinamiche complessive all'interno del sistema di alimentazioneSe il tempo (irradiazione, temperatura) cambia notevolmente, anche il campo di fluttuazione degli armonici diventerà più ampio.Anche se gli armonici di corrente di uscita di un singolo inverter collegato alla rete sono piccoli, le armoniche di corrente di uscita di più inverter collegati alla rete saranno sovrapposte dopo essere stati collegati in parallelo,risultante nel fenomeno di armoniche di corrente di uscita superiori alla normaInoltre, la connessione parallela degli inverter permette di produrre facilmente una risonanza parallela, che porta al fenomeno di risonanza di accoppiamento.che si traduce nell'espansione della corrente armonica specifica e nel problema dell'eccessivo contenuto armonico della corrente collegata alla rete.

Per affrontare il problema della qualità dell'energia elettrica dopo l'accesso al fotovoltaico, vengono proposti metodi efficaci di soppressione delle armoniche:

• A partire dalla fonte di generazione armonica, la fonte armonica viene riformata per ridurre l'iniezione armonica.
• Dispositivo con filtri attivi o passivi per assorbire un numero specifico di correnti armoniche.
• Installare dispositivi di compensazione armonica aggiuntivi.

3.2 Fluctuazioni di tensione e lampeggiamenti

Nella rete di distribuzione tradizionale, il cambiamento di potenza attiva e potenza reattiva nel tempo causerà fluttuazioni della tensione del sistema.la variazione della potenza attiva del sistema di generazione di energia fotovoltaica è il fattore principale che causa fluttuazioni di tensione e lampeggiamento del punto di accessoL'elevato punto di potenza dei pannelli fotovoltaici, componenti fondamentali del sistema di generazione di energia fotovoltaica, è strettamente correlato all'intensità di radiazione, al tempo, alla stagione, alla temperatura e ad altri fattori.e i cambiamenti casuali di questi fattori naturali causano la potenza di uscita a cambiare notevolmente, con conseguente frequente variazione della potenza di carico entro un certo intervallo, con conseguente fluttuazione della tensione e lampeggiamenti alla fine del carico dell'utente collegato alla rete.

Attualmente, le soluzioni ai problemi di fluttuazione e di lampeggiamento della tensione fotovoltaica sono le seguenti:

• Ottimizzare la strategia di controllo degli inverter fotovoltaici collegati alla rete per migliorare la stabilità della tensione.

2) Aumentare la capacità di cortocircuito del bus della sottostazione.

3) Quando viene determinata la capacità della centrale fotovoltaica, il suo fattore di potenza viene aumentato per aumentare la potenza attiva totale;riducendo così la quantità di variazione di potenza reattiva e soddisfacendo i requisiti limite delle fluttuazioni di tensione.

3.3 Problemi con l'iniezione di corrente continua

Un altro problema chiave da risolvere nel sistema di generazione fotovoltaica collegato alla rete è l'iniezione di corrente continua.e porta anche effetti negativi su altre apparecchiature della reteLe norme IEEEStd929-2000 e IEEEStd547-2000 stabiliscono chiaramente che la componente di corrente continua iniettata nella rete dal dispositivo di generazione di energia collegato alla rete non può superare 0.5% della corrente nominale del dispositivoLe ragioni principali per l' iniezione di DC sono:

La dispersione del dispositivo elettronico di potenza stesso e l'incoerenza e l'asimmetria del circuito di azionamento; 2) deriva zero e non linearità dei dispositivi di misura nel regolatore ad alta potenza;3) Asimetria dell'impedenza della linea di ciascun dispositivo di commutazione, influenza dei parametri parassitari e dei campi elettromagnetici parassitari, ecc.

Attualmente, i principali metodi per sopprimere l'iniezione di corrente continua sono: 1) metodo di compensazione del rilevamento; 2) ottimizzare e progettare la struttura collegata alla rete dell'inverter; 3) separazione dritta del condensatore;4) Metodo della capacità virtuale5) Trasformatore di isolamento del dispositivo.

3.4 Effetto dell'effetto isolare

L'effetto isolazione si riferisce al fenomeno in cui l'approvvigionamento di energia della rete è interrotto a causa di fattori umani o naturali,ma ogni sistema di generazione di energia fotovoltaica collegato alla rete non riesce a rilevare in tempo lo stato di blackout della rete elettrica, in modo che il sistema di generazione di energia fotovoltaica e il carico collegato continuino a funzionare indipendentemente.Con l'espansione continua del tasso di penetrazione dell'accesso della produzione di energia fotovoltaica connessa alla reteLa formazione dell'effetto isola ha effetti negativi sulla qualità dell'energia dell'intera rete di distribuzione, in particolare:

• nel luogo in cui si verifica l'effetto isola, la tensione e la frequenza fluttuano notevolmente, il che riduce la qualità dell'energia,e la tensione e la frequenza nell'isola non sono controllate dalla rete elettrica, che possono causare danni all'apparecchiatura elettrica del sistema e guasti di chiusura, e possono anche causare rischi per la sicurezza personale del personale di manutenzione della rete elettrica.
• Nel processo di recupero dell'alimentazione elettrica, la corrente di arrivo verrà generata a causa dell'assincronizzazione tra le fasi di tensione, che può causare un calo istantaneo della forma d'onda della griglia.
• Dopo l'effetto isola di un sistema di generazione di energia fotovoltaica, se la modalità di alimentazione originale è la modalità di alimentazione monofase,è possibile causare il problema dell'asimmetria del carico trifase nella rete di distribuzione, e quindi ridurre la qualità complessiva del consumo di energia elettrica degli altri utenti.
• Quando la rete di distribuzione passa alla modalità isola e si basa esclusivamente sul sistema di generazione di energia fotovoltaica per la fornitura di energia elettrica,se la capacità del sistema di alimentazione è troppo bassa o se non è installato alcun dispositivo di accumulo di energia, può causare instabilità della tensione e problemi di lampeggiamento nel carico dell'utente.

Per l'impatto dell'effetto isola, esistono principalmente le seguenti soluzioni:

• Ottimizzare il metodo di rilevamento delle isole di un sistema di generazione di energia fotovoltaica collegato alla rete, analizzare l'influenza della generazione di energia fotovoltaica sulla dimensione,direzione e distribuzione della corrente di guasto nella rete di distribuzione, e migliorare la tecnologia di selezione della velocità di taglio del carico e della divisione dell'isola in condizioni di guasto.
• Migliorare l'affidabilità della tecnologia di rilevamento delle isole, configurare una funzione di protezione anti-isola rapida ed efficace,giudicare accuratamente lo stato dell'isola in circostanze anormali e interrompere rapidamente ed efficacemente la connessione alla rete.

4 Soluzione

4.1Monitoraggio online della qualità dell'energia

Il dispositivo di monitoraggio online della qualità dell'energia APView500 adotta una piattaforma multi-core ad alte prestazioni e un sistema operativo integrato,e misura gli indicatori di qualità della potenza secondo i metodi di misura specificati nella norma IEC61000-4-30 "Tecnologia di prova e misura - Metodi di misura della qualità della potenza". Integra l'analisi armonica, il campionamento delle forme d'onda, il calo/aumento/interruzione della tensione, il monitoraggio dei lampeggiamenti, il monitoraggio degli squilibri di tensione, la registrazione degli eventi, il controllo delle misurazioni e altre funzioni.Il dispositivo ha raggiunto lo standard della classe IEC61000-4-30A nella standardizzazione dei metodi di misurazione dei parametri dell'indice di qualità della potenza, la precisione di misura del parametro indice, la sincronizzazione dell'orologio, la funzione di marcatura degli eventi e altri aspetti,e può soddisfare i requisiti di monitoraggio della qualità dell'alimentazione di sistemi di alimentazione a 110 kV e inferiori.

4.2 Dispositivo di protezione antiisola

Quando il dispositivo di protezione anti-isola rileva che ci sono dati anormali come potenza inversa, mutazione di frequenza, ecc., cioè quando si verifica il fenomeno isola,il dispositivo può cooperare con l'interruttore per tagliare rapidamente il nodo, in modo che la stazione e il lato della rete elettrica siano rapidamente separati e garantiscano la sicurezza della vita di tutta la centrale elettrica e del personale di manutenzione correlato.

4.3 Introduzione del prodotto

5 Conclusioni

Con il rapido sviluppo dell'industria cinese della generazione di energia fotovoltaica, la capacità installata e la quantità di energia fotovoltaica collegata alla rete sono in aumento.che ha influito notevolmente sulla qualità dell'energia della retePertanto, è necessario studiare l'influenza della generazione di energia fotovoltaica collegata alla rete sulla qualità dell'energia della rete.Questo documento analizza il principio di base e le caratteristiche strutturali della generazione di energia fotovoltaica, spiega le cause delle fluttuazioni armoniche, delle fluttuazioni e dei lampeggiamenti della tensione, dell'iniezione di corrente continua e dell'effetto isola nella generazione di energia fotovoltaica connessa alla rete,e propone misure fattibili per migliorare la qualità dell'energia, che ha una certa importanza di riferimento per un ulteriore miglioramento della qualità dell'energia della produzione di energia fotovoltaica.

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