屋顶光伏电站并网运行特性分析

2011年第2期

浙江电力

ZHEJIANGELECTRICPOWER

5

屋顶光伏电站并网运行特性分析

胡文堂，童杭伟

（浙江省电力试验研究院，杭州

摘

310014）

要：总结浙江电网60kW屋顶光伏示范电站并网一年来的运行规律，分析了光伏电站在电压异

常、频率异常及孤岛情况下出现的问题，对光伏电站的运行特性及设备性能进行了总结。关键词：光伏电站；并网；孤岛；异常；运行特性中图分类号：TM615

文献标志码：A

文章编号：1007-1881（2011）02-0005-03

AnalysisofOperationCharacteristicsforGrid-connectedRoofPhotovoltaic

PowerPlant

HUWen-tang，TONGHang-wei

（ZhejiangElectricPowerTestandResearchInstitute，Hangzhou310014，China）

Abstract：Thispapersummarizestheoperationlawsofthe60kWdemonstrationgrid-connectedroofphoto-voltaicpowerplantinZhejianggridinthepastyear,analyzestheproblemsoftheplantwhenthevoltageandfrequencyareabnormalanditisinislandingoperationandsummarizestheoperatingcharacteristicsandtheequipmentperformanceoftheplant.

Keywords:photovoltaicpowerplant；grid-connected；island；abnormal；operatingcharacteristics

浙江电网60kW屋顶光伏示范电站并网运行一年多以来，整体运行情况良好，组成电站的

条件影响，2009年实测太阳辐射能约4000MJ/··m2a（约1111kWh/m2a），按月统计的太阳辐射能情况如图1所示。60kW光伏电站年发电量约53000kWh，年发电利用小时数约为883h。

2类单晶硅光伏组件及3种逆变器工作性能稳

定，无设备故障，能实现自动连续工作。通过对电站运行特性的总结及设备性能的试验研究，为进一步完善光伏电站安全、有序地接入公用电网的技术要求提供依据。本文在国家电网公司科研项目《分布式光伏电源接入配电网的规划设计和运行控制技术研究》（国家电网发展[2009]970号《关于下达2009年国内公司总部第二批科技项目计划的通知》文件）的研究成果基础上总结而成。

1发电量统计

光伏电站的发电量受多种因素（如地区、季

图1

2009年60kW

光伏电站月累积太阳辐射能

节、气候等）的影响，波动性较大，但具有一定的规律性。

1.2月发电量情况

1.1年发电量情况

60kW光伏电站的月发电量统计如图2所示，其中5月份发电量最多，11月份最少，春夏

季的发电量多于秋冬季的发电量。

杭州处于Ш类光辐射能地区，历史统计典型年太阳辐射能参数约4400MJ/m2·a。受气候

1.3典型日发电量曲线

6浙江电力2011年第2期

有3类典型的发电功率曲线：阴雨天、有云天及晴天，光照强度和发电功率对应曲线见图3－图5，从图中可以看出发电功率与光照强度成正相关性。

馒头波形；阴雨天光照量小，发电量很少；少云或多云天，太阳经常在短时间内被云遮挡，功率变化较大，统计得到功率变化最大值为15kW/min，为光伏电站总装机容量的25%。因此，有云的天气条件下，光伏电站发电功率波动对配电网的功率调节有一定的影响。

2光伏电站谐波特性

将光伏组件产生的直流电转化为工频交流电

时需采用大量的电力电子变换器件，由此产生的电流谐波将对电能质量参数产生一定影响。为了消除或减小光伏电站并网对电网电能质量造成的

图2

60kW光伏电站月发电量统计

影响，需要检测和规范其谐波指标。

（1）晴到多云天气，在60kW光伏电站输出功率为35.75kW（59.5%）工况下，测得电站谐波电流总畸变率为2.32%。

（2）在相同日照和气候条件、较大发电功率工况下，同时对3台不同容量的逆变器谐波电流指标进行检测，结果为：30kW国产三相逆变器的畸变率为3.42％，6kW国产单相逆变器的畸

图360kW光伏电站典型晴天发电功率

变率为2.51％，5kW进口单相逆变器的畸变率为1.73％。

3类逆变器的谐波指标测试结果均小于GB/T14549-1993《电能质量公用电网谐波》中5%的要

求[1]。

3

3.1

光伏电站对电网异常的响应特性

电压异常响应特性

为保证光伏电站接入点的交流负载正常工

图460kW光伏电站典型有云天发电功率

作，光伏电站输出电压应与电网相匹配。正常运行时，光伏电站在并网点处的电压偏差应符合国家电网《光伏电站接入电网技术规定》[2]相关要求。

按规定要求进行了并网点电压响应特性试验，实测结果见表1。以下2种工况下的电压特性未达到规定的要求。

（1）在电网电压异常跌落至85.8%UN时，3台5kW单相逆变器和1台30kW三相逆变器均工作正常，但3台6kW单相逆变器停机，不符合

图560kW

光伏电站典型阴雨天发电功率

规定中应连续工作的要求。

（2）在电网电压异常高于135%UN时，光伏电站分断时间为0.69s，大于规定中应在0.05s内快速分断的要求。

晴天日照充足，日发电量大，中午时段发电量最大，功率变动规律较稳定，全天功率曲线为

2011年第2期

表1

光伏电站在电网电压异常时的响应

实测结果交流侧试验电压

分闸时间

最大分闸时间

网断开连接后的孤岛时间为0.17s，频率、电压均有波动，频率变化为50～52Hz，电压最大波动值为20V。

（2）光伏电站30kW三相逆变器投入运行，平衡负载工况下，光伏发电功率为18.9kW，调节电阻、电感及电容阻抗，使品质因数Q约为1，并网点电流为1～2A进行试验。试验结果是：光伏电站孤岛时间为0.79s，频率较稳定，电压最大波动值为20V。

（3）平衡负载工况下，光伏发电功率为29.2kW，调节电阻、电感及电容阻抗，使品质因数Q约为1，并网点电流为2~3A进行试验。试验结果是：光伏电站孤岛动作过渡时间为1.77s，频率较稳定，电压最大波动值为20V。

（4）平衡负载工况下，光伏发电功率为20.6kW，调节电阻、电感及电容阻抗，使品质因数Q约为1，并网点电流为1~2A进行试验。试验结果是：光伏电站并网开关分断后，孤岛动作过渡时间达29.52s，不能在2s内停止向电网供电，在孤岛过程中，频率变化范围48～51Hz，电压值前后无变化。

从试验结果分析，光伏电站在并网点内部的发电功率与阻性、感性和容性负载形成品质因数

国家电网技术要求交流侧电压

/s0.12.0连续运行

/s0.0880.660.690.750.68

U<0.5UN

50%UN≤U<85%UN85%UN≤U≤110%UN110%UN<U<135%UN

135%UN≤U

45.9%UN80.2%UN85.8%UN134%UN138%UN

2.00.05

3.2频率异常响应特性

光伏电站并网时应与电网同步运行。国家电

网《光伏电站接入电网技术规定》要求：当小型光伏电站并网点频率超过49.5~50.2Hz时，应在0.2s内停止向电网线路送电。

实际试验结果显示：当试验频率升至50.5Hz以上或降至49Hz以下时，各台逆变器均继续供电，不符合国家电网的上述技术规定要求。

4光伏电站防孤岛保护特性

孤岛效应是指分布式能源并网发电系统中，

当电网因人为切断或出现故障而停止向负载供电时，分布式能源系统继续并网工作，从而使电网局部负载仍处于供电状态的现象。孤岛效应形成了电力公司无法掌控的自给供电孤岛，可能会导致并网逆变系统和用电设备的损坏，还会对电力检修人员造成危险。因此准确、及时地检测 …… 此处隐藏：3857字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……