图2某电站现场多台逆变器并联运行的谐振波形
在国家政策大力支持背景下,分布式系统得到了快速发展和建设,系统中无功需求以及功率因数控制的问题也突显。由于目前分布式的电价政策鼓励自发自用、余量上网,光伏系统并网点必然是在产权分界点以下。光伏发电自用导致产权分界点的有功减少,产权分界点的无功基本不变,最终导致并网点功率因数急速下降。图3所示为某工厂装设5MW屋顶电站后厂区产权分界点的功率因数,月度功率因数仅为0.509,远低于电力公司规定的0.9的要求,造成的无功罚款超过光伏发电的收益。
图3某5MW屋顶分布式电站产权分界点功率因数统计趋势
此外,扶贫项目发展,光伏系统在农村电网建设。农村地区电网相对较弱,光伏并网后,可能会出现三相不平衡,电网波动剧烈等异常情况,部分地区需要对原有电网进行改造,给光伏电站建设带来了挑战。
挑战四:渗透率不断加大,将对电网稳定运行产生一定的影响
渗透率是指光伏系统的交流容量与峰值负荷的比值。研究发现,光伏发电最高渗透率一般不超过25%-50%,否则电网可能会出现电压升高、由云层变化引起的电压波动、由低电压和频率波动引起的大范围脱网等问题。分布式电源配电网并网国家标准也规定"接入电网的分布式电源装机容量不宜超过上一级变压器供电区域内最大允许负荷的25%"。据统计我国西部部分地区2014年光伏加风电装机容量占电力总装机容量比例超过了30%。在分布式光伏系统中,很多光伏系统容量甚至超过了峰值负荷的60%以上。国外对渗透率也做了很多研究工作,例如美国加州独立系统运营商2010年完成了基于可再生能源渗透率为20%的研究,2020年将完成33%的研究。
2优越并网性能的逆变器确保光伏系统接入友好
逆变器作为光伏组件和电网之间的桥梁,将光伏组件产生的直流电转换成交流电后馈入电网,其性能和可靠性对光伏电站发电的电能品质和投资者收益起到决定性作用。
2.1逆变器需具备良好的电网故障穿越能力
光伏电站需具备一定的故障穿越能力,如零电压穿越、低电压穿越以及高电压穿越。光伏逆变器接入电网须通过第三方机构的故障穿越能力检测,旨在保障电网出现故障时逆变器可提供一定支撑,避免事故扩大。但单台逆变器通过低穿试验,并不能代表实际电站采用该型号逆变器仍具有相同出色的低穿能力。在对电站进行现场低电压穿越检测时,仍会出现部分厂家的逆变器脱网现象。