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光伏扶貧遇上農(nóng)村弱電網(wǎng)如何解決?
中國光伏扶貧項目的實施，一般以縣級、村級為單位，每戶安裝3kW-5kW為主要的應(yīng)用形式。
系統(tǒng)集成商朋友們，除了要應(yīng)對農(nóng)村屋頂多變的安裝條件以外，還面臨很多復(fù)雜的技術(shù)問題，比如說：農(nóng)村弱電網(wǎng)電壓、頻率不穩(wěn)定、多個分布式光伏系統(tǒng)同時并入電網(wǎng)，導(dǎo)致多機(jī)并聯(lián)進(jìn)而引起的諧振、電壓抬升，以及更加復(fù)雜的負(fù)載情況。
這就是今天要跟大家一起關(guān)注和解釋的問題，當(dāng)然，這里會有一些相對專業(yè)的概念介紹，希望大家仔細(xì)閱讀，歡迎您參與留言討論及批評指正。
二、弱電網(wǎng)、諧振的概念
對應(yīng)解決方案，稍后我會給出。
其中Ug’為理想電網(wǎng)電壓；Ug為弱電網(wǎng)電壓；Ig為并網(wǎng)電流。
在電力系統(tǒng)中，諧振的含義就是兩個或者兩個以上的電信號在周期性變化上的吻合，這里的電信號是指電壓和電流的周期性變化。當(dāng)發(fā)生串聯(lián)諧振時，如果外加給諧振支路一個任意小的電壓，理論上支路上都將有無窮大的電流；并聯(lián)諧振時，從外電路流入并聯(lián)諧振回路一個任意小的電流，理論上都將引起回路兩端無窮大的電壓。這兩種情況，在電力系統(tǒng)中往往是要努力避免的。
三、弱網(wǎng)高阻抗諧振的危害
1）抬高逆變器并網(wǎng)端電壓，導(dǎo)致逆變器報電網(wǎng)電壓過高而脫網(wǎng)。
2）諧振會導(dǎo)致逆變器過流脫網(wǎng)
四、多機(jī)并聯(lián)諧振產(chǎn)生的原因
當(dāng)并網(wǎng)臺數(shù)較少時，圖4中的A、B、C3個點觀察到標(biāo)準(zhǔn)正弦電壓電流波形。當(dāng)并聯(lián)臺數(shù)超過一定闕值時，逆變器會發(fā)生諧振，A點的波形發(fā)生嚴(yán)重畸變，實測諧振電壓和電流波形如圖5所示。
2.多機(jī)并聯(lián)諧振原因
a.多機(jī)并網(wǎng)逆變器系統(tǒng)中，單個并網(wǎng)逆變器大都采用無隔離變壓器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，且一般采用LCL濾波器，后面的L為等效電感。采用LCL濾波器的設(shè)計會使逆變器系統(tǒng)頻帶中存在諧振頻率點。
b.無隔離變壓器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)客觀上又建立了多逆變器間的關(guān)聯(lián)與耦合，其中各自逆變器的LCL濾波回路相互的關(guān)聯(lián)以及線路上分布參數(shù)阻抗的影響，使多逆變器的輸出回路構(gòu)成了一個復(fù)雜的高階電網(wǎng)絡(luò)。這一高階電網(wǎng)絡(luò)的存在不僅會導(dǎo)致逆變器輸出諧波電流放大，嚴(yán)重時則可能會導(dǎo)致多逆變器并聯(lián)系統(tǒng)的諧振。
c.隨著并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)穿透率的提升，公共連接點(points of common connection，PCC)阻抗的變化會使PCC處的電壓對功率波動更加敏感，而PCC處的電壓波動又可能導(dǎo)致局部逆變器并網(wǎng)系統(tǒng)的諧振，這一局部逆變器并網(wǎng)系統(tǒng)的諧振又可能進(jìn)一步導(dǎo)致全局并網(wǎng)系統(tǒng)諧振的發(fā)生。
3.多機(jī)并聯(lián)諧振頻率分析
五、諧振抑制方法
現(xiàn)在解決諧振的辦法有無源阻尼法、APF等，它們能暫時抑制諧振問題，但是其增加了成本，并且以犧牲系統(tǒng)效率，損失發(fā)電量為代價。再者，考慮到電網(wǎng)阻抗的多變性，所處電網(wǎng)的容量不同，各個系統(tǒng)并網(wǎng)逆變器運行的臺數(shù)也不盡相同導(dǎo)致并網(wǎng)諧振現(xiàn)象具有一定的隨機(jī)性。故現(xiàn)有技術(shù)一方面可能會影響逆變器濾波性能，另一方面也會增加系統(tǒng)損耗，降低系統(tǒng)效率，且抑制諧振技術(shù)往往以犧牲逆變器的輸出特性為代價，在正常并網(wǎng)情況下無法保證電網(wǎng)的友好性。因此現(xiàn)有技術(shù)無法滿足各類型電網(wǎng)的并網(wǎng)要求。
固德威在逆變器軟件中增加了智能有源阻尼抑制算法，提供了一種既保證正常情況下的輸出特性，又能保證高阻抗等諧振狀態(tài)下系統(tǒng)的穩(wěn)定性的諧振抑制方法，得以較好的解決了弱網(wǎng)條件下諧振的問題。該技術(shù)也成功應(yīng)用在多個扶貧項目中。
可以看出，加入諧波抑制算法后高阻抗得到了很好的抑制，逆變器可以持續(xù)穩(wěn)定的運行。
六、總結(jié)
諧振不僅影響光伏系統(tǒng)效率和發(fā)電量，還會引起電網(wǎng)波形畸變使設(shè)備出現(xiàn)異常或者故障，但是在農(nóng)村弱電網(wǎng)高阻抗存在的前提下諧波是很難避免的，我們一方面期待政府對農(nóng)網(wǎng)進(jìn)行改造，一方面通過逆變器的先進(jìn)技術(shù)加以抑制。
