Şebeke bağlı fotovoltaik enerji üretiminin güç kalitesi ve çözümleri üzerindeki etkisi

Özet:Fotovoltaik enerji üretimi, yeni ve kirlilikten arınmış bir enerji üretimi yöntemi olarak geleneksel elektrik enerjisine olan talebi büyük ölçüde hafifletti.Şebeke bağlı fotovoltaik enerji üretim sistemi için, doğuştan rastgele, uçucu ve aralıklı özelliklerinden dolayı,ve şebekeye bağlı fotovoltaik enerji üretimi sistemi çok sayıda doğrusal olmayan güç elektronik bileşenleri içerir.Geleneksel enerji üretimi yöntemleriyle karşılaştırıldığında, fotovoltaik enerji üretimi büyük bir etkiye sahiptir.Voltaj dalgalanmaları ve yanıp sönenler, DC enjeksiyonu, adalama etkisi ve elektrik şebekesinde şebekeye bağlı fotovoltaik enerji üretiminden kaynaklanan diğer sorunlar ve güç kalitesini iyileştirmek için uygulanabilir önlemleri inceliyor ve tartışıyor.

0 Giriş

Uluslararasılaşma sürecinin hızlanmasıyla, dünya ekonomisinin hızlı gelişmesiyle enerji tüketimi de arttı.Geleneksel enerji ve çevre sorunlarının giderek azalması giderek ciddileşmektedir.Güneş enerjisi, temiz, kirlilikten arınmış yenilenebilir bir enerji kaynağı olarak, son yıllarda güneş enerjisi üretiminin kurulu kapasitesi artmaya devam ediyor.Ve şebekedeki elektrik enerjisi de yıldan yıla arttı., ancak kurulu kapasitesinin özellikleri nedeniyle genellikle küçüktür, sitenin düzenlenmesi nispeten dağılmıştır ve çıkış gücü dalgalanması büyüktür,Aynı zamanda şebekenin enerji kalitesine de büyük bir etkiye neden oldu.Bu nedenle, elektrik üretimini ve elektrik şebekesinin güvenli ve istikrarlı çalışmasını teşvik etmek için fotovoltaik enerji üretiminin güç kalitesi üzerindeki etkisini incelemek çok önemlidir.

1 Fotovoltaik Enerji Üretimi Temel İlke

Fotovoltaik güç üretimi, yarı iletken malzemesinin her iki ucundaki ışığın üzerinden bir düz akım göndermek için yarı iletken yüzeyinde bulunan fotovoltaik etkiden yararlanır.Güneş yarı iletken P-N düğümünde parladığında, yeni bir elektron-çukur çifti oluşur ve foton kovalent bağdan elektronları heyecanlandırdığından sonra elektron N bölgesi ve delik P bölgesi yönünde akıyor.yarı iletkenin iki ucu arasındaki potansiyel farkı ile sonuçlanırPN bağlantısının her iki ucundaki devre bağlandıktan sonra, bir akım oluşur ve P bölgesinden N bölgesine dış devre üzerinden akar.ve elektrik gücü yük için çıkış olacak.

2 Şebeke bağlı fotovoltaik enerji üretiminin yapısı ve sınıflandırılması

Şebeke bağlı fotovoltaik enerji üretimi sistemi esas olarak güneş paneli (modül), yüksek güç izleme (MPPT) denetleyicisi, DC-AC invertörü birkaç parçadan oluşur.fotovoltaik invertörün anahtar elemanı olarak yalıtımlı kapı bipolar transistör (IG-BT) kullananGüneş hücresinin DC çıkışı, voltaj seviyesini artırmak için DC-DC dönüştürücü tarafından yükseltildi ve daha sonra DC aynı amplitudaki alternatif akıma dönüştürüldü.DC-AC invertöründen geçen elektrik şebekesi voltajının sıklığı ve fazıFotovoltaik enerji üretim sisteminin yapısı Şekil 1'de gösterilmiştir.

Şekil 1 Şebekeye bağlı fotovoltaik enerji üretim sisteminin yapısı

Şebekeye bağlı çalışma moduna göre, fotovoltaik enerji üretim sistemi üç şekle bölünebilir: karşı akım şebekeye bağlı,Karşı akım şebekeye bağlı ve şebekeye bağlıŞebeke bağlı fotovoltaik enerji üretimi sistemi doğrudan elektrik şebekesine bağlıdır, enerji depolama bataryalarına gerek yoktur, zemin alanını tasarruf eder, yapılandırma maliyetini büyük ölçüde azaltır,ve yük güç açığı elektrik şebekesi tarafından tamamlanırBu nedenle, şebekeye bağlı fotovoltaik güç üretimi sistemi güneş enerjisi üretiminin ana gelişim yönüdür.Ve aynı zamanda bu aşamada potansiyel olarak yeni bir enerji üretim yöntemi..

• Şebeke bağlı fotovoltaik enerji üretiminin şebekenin güç kalitesine etkisi

Yeni bir enerji üretimi olarak fotovoltaik enerji üretimi, aydınlatma, sıcaklık ve rastgelelik, değişkenlik,Aralıklı değişiklikler fotovoltaik enerji üretiminin şebeke üzerindeki etkisinin ana faktörleridir.Bunların arasında, DC-AC inverteri, şebekeye bağlı fotovoltaik güç üretimi sisteminin ana cihazlarından biridir.ve fotovoltaik inverterin kalitesi, fotovoltaik enerji üretiminin güç kalitesinin şebekeye bağlı olanların gereksinimlerini belli ölçüde karşılayabileceğini belirler.Fotovoltaik enerji üretimi şebekeye bağlandığında, harmonikler, voltaj dalgalanmaları ve yanıp sönenler, DC enjeksiyonu ve ada etkisi gibi sorunlar ortaya çıkacaktır.Bu da şebeke güç kalitesini azaltacak ve şebekeye olumsuz etkilere neden olacak.Ciddi durumlarda, güç kaynağı sisteminin ve fotovoltaik güç üretimi ekipmanının güvenli ve istikrarlı çalışmasını bozacaktır.

3.1Harmonik Etki

Fotovoltaik enerji üretimi, güneş enerjisini fotovoltaik modüller aracılığıyla sürekli akıma dönüştürmektir.ve sonra şebekeye bağlı inverter aracılığıyla sabit akımı alternatif akıma dönüştürmek için şebekeye bağlı elde etmek içinFotovoltaik enerji üretim sisteminde, invertör, harmonik üretmek için ana ekipmandır.Şebekeye bağlı invertörlerde güç elektronik bileşenlerinin çok sayıda uygulaması, sistemin bilgi ve akıllı işlemini geliştirdi., ancak aynı zamanda çok sayıda doğrusal olmayan yükleri arttırır, dalga şekli bozulmasına neden olur ve sisteme çok sayıda harmonik getirir.Değiştiricinin anahtarlama hızının gecikmesi, güç sistemi içindeki genel dinamik performansın çıkışını da etkileyecektirEğer hava koşulları (ışınlanma, sıcaklık) büyük ölçüde değişirse, harmoniklerin dalgalanma aralığı da daha büyük hale gelir.Tek bir şebekeye bağlı invertörün çıkış akım harmonikleri küçük olsa da, şebekeye bağlı birden fazla invertörün çıkış akım harmonikleri paralel olarak bağlandıktan sonra üst üste konulacak,çıkış akım harmoniklerinin standartı aşması fenomeni ile sonuçlananEk olarak, inverterlerin paralel bağlantısı paralel rezonans üretmek için kolaydır, bu da çiftleşme rezonans fenomenine yol açar.Sonuç olarak spesifik harmonik akımın genişlemesi ve şebekeye bağlı akımın aşırı harmonik içeriği sorunu.

Fotovoltaik erişimden sonra güç kalitesi sorununa odaklanarak, harmonikleri bastırmanın etkili yöntemleri önerilmektedir:

• Harmonik üretim kaynağından başlayarak, harmonik enjeksiyonu azaltmak için harmonik kaynağı yeniden düzenlenir.
• Birtakım belirli sayıdaki harmonik akımları emmek için aktif veya pasif filtre cihazı.
• Ek harmonik telafi cihazları monte edin.

3.2 Voltaj dalgalanmaları ve yanıp sönenler

Geleneksel dağıtım ağında, aktif güç ve reaksif gücün zamanla değişmesi, sistem voltaj dalgalanmasına neden olur.Fotovoltaik enerji üretimi sisteminin aktif gücünün değişmesi, voltaj dalgalanmasına ve erişim noktasının yanıp sönenine neden olan ana faktördür.Fotovoltaik enerji üretimi sisteminin temel bileşenleri olan fotovoltaik panellerin yüksek güç noktası radyasyon yoğunluğu, hava durumu, mevsim, sıcaklık ve diğer faktörlerle yakından ilişkilidir.Ve bu doğal faktörlerin rastgele değişiklikleri çıkış gücünün büyük ölçüde değişmesine neden olur., belirli bir aralıkta yük gücünde sık değişikliklere neden olur ve bu da şebekeye bağlı kullanıcının yük ucunda voltaj dalgalanmalarına ve yanıp sönenlere neden olur.

Şu anda fotovoltaik voltaj dalgalanması ve yanıp sönen sorunların çözümleri şunlardır:

• Voltaj istikrarını artırmak için şebekeye bağlı fotovoltaik invertörlerin kontrol stratejisini optimize etmek.

2) Alt istasyon otobüsünün kısa devre kapasitesini artır.

3) Fotovoltaik elektrik santralinin kapasitesi belirlendiğinde, toplam aktif gücü arttırmak için güç faktörü artırılır.Bu sayede reaktif güç değişiminin miktarını azaltır ve voltaj dalgalanmalarının sınır gereksinimlerini karşılar.

3.3 DC enjeksiyon sorunu

Şebekeye bağlı fotovoltaik enerji üretim sisteminde çözülecek başka bir önemli sorun da DC enjeksiyonudur.Ayrıca şebekedeki diğer ekipmanlara da olumsuz etkileri var.IEEEStd929-2000 ve IEEEStd547-2000 açıkça şebekeye bağlı güç üretimi cihazı tarafından şebekeye enjekte edilen DC akım bileşeninin 0'dan fazla olamayacağını belirtiyor.Aygıtın nominal akımının %5'iDC enjeksiyonunun ana nedenleri şunlardır:

Güç elektronik aygıtının kendisinin dağılımı ve tahrik devresinin tutarsızlığı ve asimetrisi; 2) Yüksek güç denetleyici ölçüm cihazlarının sıfır sürüklenmesi ve doğrusal olmaması;3) Her bir anahtarlama aygıtının hat impedansının asimetrisi, parazit parametrelerinin ve parazit elektromanyetik alanların etkisi vb.

Şu anda DC enjeksiyonunu bastırmanın ana yöntemleri şunlardır: 1) algılama telafi yöntemi; 2) Dönüştürücü'nün şebekeye bağlı yapısını optimize etmek ve tasarlamak; 3) Kondansatör düz ayrımı;4) Sanal kapasitans yöntemi5) Aygıt yalıtım transformatörü.

3.4 Ada etkisinin etkisi

Adalık etkisi, insan faktörleri veya doğal faktörler nedeniyle şebeke güç kaynağının kesintiye uğraması olgusuna atıfta bulunur.Ama şebekeye bağlı her fotovoltaik enerji üretimi sistemi elektrik şebekesi karartma durumunu zamanında algılayamaz., böylece fotovoltaik enerji üretim sistemi ve bağlı yük hala bağımsız olarak çalışır.Şebekeye bağlı fotovoltaik enerji üretiminin erişim nüfuz oranının sürekli genişlemesiyle, ada etkisinin olasılığı kademeli olarak artmaktadır. Ada etkisinin oluşumu, esas olarak şunları içeren tüm dağıtım ağının güç kalitesine olumsuz etkileri vardır:

• Ada etkisinin meydana geldiği yerde, voltaj ve frekans büyük ölçüde dalgalanır, bu da güç kalitesini azaltır,Ve adadaki gerilim ve frekans elektrik şebekesi tarafından kontrol edilmiyor., sistem elektrik ekipmanlarına hasar verebilir ve yeniden kilitleme hatalarına neden olabilir ve aynı zamanda elektrik şebekesi bakım personeli için kişisel güvenlik tehlikelerine neden olabilir.
• Güç kaynağı kurtarma sürecinde, voltaj aşamaları arasındaki asinkronizm nedeniyle girinti akımı üretilecek ve bu da şebeke dalga şeklinin anında düşmesine neden olabilir.
• Fotovoltaik enerji üretimi sisteminin ada etkisinden sonra, eğer orijinal güç kaynağı modu tek fazlı güç kaynağı modudursa,Dağıtım ağında üç fazlı yük asimetrisine neden olmak mümkündür., ve daha sonra diğer kullanıcıların elektrik tüketiminin genel kalitesini azaltır.
• Dağıtım ağı ada moduna geçtiğinde ve sadece elektrik sağlamak için fotovoltaik enerji üretimi sistemine güvendiğinde,Güç kaynağı sisteminin kapasitesi çok küçükse veya enerji depolama cihazı yerleştirilmemişse, kullanıcı yükünde gerilim dengesizliğine ve yanıp sönen sorunlara neden olabilir.

Ada etkisinin etkisi için, esas olarak aşağıdaki çözümler vardır:

• Şebeke bağlı fotovoltaik enerji üretim sisteminin ada tespit yöntemini optimize etmek, fotovoltaik enerji üretiminin büyüklüğüne etkisini analiz etmek,Dağıtım ağındaki hata akımının yönü ve dağılımı, ve hata koşullarında yük kesme hızı ve ada bölümü seçim teknolojisini geliştirmek.
• Ada tespit teknolojisinin güvenilirliğini artırmak, hızlı ve etkili ada karşıtı koruma fonksiyonunu yapılandırmak,Olağandışı koşullar altında ada durumunu doğru bir şekilde değerlendirmek ve hızlı ve etkili bir şekilde şebeke bağlantısını kesmek.

4 Çözüm

4.1 Güç Kalitesinin Çevrimiçi İzlenmesi

APView500 güç kalitesi çevrimiçi izleme cihazı yüksek performanslı çok çekirdekli bir platform ve gömülü bir işletim sistemi kullanır.ve IEC61000-4-30 "Test ve Ölçüm Teknolojisi - Güç Kalite Ölçüm Metotları"nda belirtilen ölçüm yöntemlerine göre güç kalitesi göstergelerini ölçer.Harmonik analiz, dalga biçimi örnekleme, voltaj düşüşü / yükselişi / kesinti, yanıp sönen izleme, voltaj dengesizliği izleme, olay kaydı, ölçüm kontrolü ve diğer işlevleri entegre eder.Cihaz, güç kalitesi endeksi parametrelerinin ölçüm yöntemlerinin standartlaştırılmasında IEC61000-4-30A sınıfı standardına ulaştı, indeks parametrelerinin ölçüm doğruluğu, saat senkronizasyonu, olay işaretleme fonksiyonu ve diğer yönler,ve 110kV ve altındaki güç kaynağı sistemlerinin güç kalitesi izleme gereksinimlerini karşılayabilir.

4.2 Ada karşı koruma cihazı

Ada karşı koruma cihazı ters güç, frekans mutasyonu vb. gibi anormal verilerin olduğunu tespit ettiğinde, yani ada fenomeni meydana geldiğinde,cihaz hızla düğümü kesmek için devre kesici ile işbirliği yapabilir, böylece istasyon ve elektrik şebekesi tarafı hızlı bir şekilde ayrılır ve tüm elektrik santralinin ve ilgili bakım personelinin yaşam güvenliğini sağlar.

4.3 Ürün Tanıtımı

5 Sonuç

Çin'in fotovoltaik enerji üretim endüstrisinin hızlı gelişmesi ile birlikte, şebekeye bağlı fotovoltaiklerin kurulu kapasitesi ve miktarı artıyor.Bu da şebekenin güç kalitesini büyük ölçüde etkiledi.Bu nedenle, şebekeye bağlı fotovoltaik enerji üretiminin şebekenin güç kalitesi üzerindeki etkisini incelemek gerekir.Bu çalışma fotovoltaik enerji üretiminin temel prensibini ve yapısal özelliklerini analiz eder., şebekeye bağlı fotovoltaik enerji üretiminde harmonik, voltaj dalgalanması ve yanıp sönen, DC enjeksiyonu ve ada etkisinin nedenlerini açıklar.ve enerji kalitesini iyileştirmek için uygulanabilir önlemler sunar, bu da fotovoltaik enerji üretiminin güç kalitesini daha da iyileştirmek için belirli bir referans önemi taşımaktadır.

Referanslar

[1] Li Hailong,Huang Hongbin,Tan Xiaodon.Şebeke bağlı fotovoltaik enerji üretiminin Güç kalitesi üzerindeki etkisinin analizi [J]. Elektrik Teknolojisi ve Ekonomisi,201973-75.

[2] Wang Yunguo.Şebekeye bağlı fotovoltaik enerji üretiminin güç kalitesine etkisinin analizi [J]. Tarımsal Teknoloji ve Ekipman,2012,(08):53-54.

[3] Xu Wenli, Bao Wei, Wang Jubo.etc Şebeke bağlı Dağıtılmış Gücün Güç kalitesi üzerindeki etkisi üzerine araştırma incelemesi [J]. Güç Tedarik Teknolojisi,2016, (12):2799-2801.

[4] Ding Ming, Wang Weishen,Wang Xiuli.etc Büyük ölçekli fotovoltaik enerji üretiminin güç sistemlerine etkisinin genel görünümü [J]. CSEE'nin çalışmaları,2014, (01):1-7.

[5] Bao Dangquan.Şebekeye bağlı dağıtılmış fotovoltaik enerji üretiminin dağıtım ağında etkisi ve karşı önlemleri [J]. China's new Technology and New Products,2017, (06) 71-72.

[6] Guo Yuhang.Şebekeye bağlı dağıtılmış PV'nin dağıtım ağına etkisi ve karşı önlemleri üzerine tartışma [J]. Bilim ve Teknoloji İnovasyon Rehberi,2017,(03):27-29.

[7] Zhou Xingyu. Büyük ölçekli fotovoltaik enerji üretiminin güç sistemine etkisinin genel görünümü [J].2017157, 158.