馬永峰

摘 要：風(fēng)電系統(tǒng)具有間歇性、波動性的輸出特性，嚴重影響了電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行?，F(xiàn)階段，光伏儲能系統(tǒng)的容量配置方法是實際儲能工程建設(shè)中的重要研究方向，許多學(xué)者都在相關(guān)領(lǐng)域作出研究，針對大型分布式風(fēng)電光伏儲能系統(tǒng)調(diào)峰負荷瓶頸問題，提出了容量優(yōu)化配置方法。

關(guān)鍵詞：光伏電站;風(fēng)電場儲能容量配置;技術(shù)經(jīng)濟研究

引言

近年來，我國的綜合國力的發(fā)展迅速，隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，社會用電量不斷增長，用戶對電能質(zhì)量的要求也越來越高。由于光伏具有不確定性和間歇性等特點，其大規(guī)模接入對配電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行帶來諸多挑戰(zhàn)，例如功率潮流倒送、新能源出力消納困難、節(jié)點電壓越限等。目前，儲能技術(shù)的研究領(lǐng)域主要包括蓄電池儲能、機械儲能、電磁儲能等。其中，憑借具有高能量密度和快速充放電能力特點，蓄電池儲能系統(tǒng)可為上述問題的解決提供指導(dǎo)思路，因此BESS的優(yōu)化配置對于配電網(wǎng)規(guī)劃運行具有重要研究意義。

1原因分析

（1）臺區(qū)電壓偏高。一是分布式光伏發(fā)電設(shè)備廠家與產(chǎn)品多而雜，不同品牌的光伏設(shè)備質(zhì)量參差不齊，出現(xiàn)了逆變器變壓不穩(wěn)等問題。二是臺區(qū)負荷低時，光伏發(fā)電高峰時段（如在10時至14時）造成臺區(qū)電壓偏高。（2）變壓器重過載。臺區(qū)改造受項目儲備立項、批復(fù)周期的限制而非常緩慢，導(dǎo)致很多臺區(qū)都是先接入分布式光伏發(fā)電項目后進行改造。分布式光伏接入的速度遠高于目前配電網(wǎng)改造的速度。而當前可采用的運維手段有限，不能夠徹底消除變壓器重過載運行狀況。（3）設(shè)備設(shè)施發(fā)熱。分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)接入后，當負荷電流大于設(shè)備運行的額定電流，長期運行便會造成設(shè)備連接處等薄弱環(huán)節(jié)發(fā)熱。

2諧波特性與交互影響

2.1諧波特性分析

光伏發(fā)電通過電力電子器件接入系統(tǒng)，而其含有的逆變器等電力電子器件是含光伏發(fā)電系統(tǒng)的電網(wǎng)的主要諧波產(chǎn)生器件，對電網(wǎng)中諧波特點進行分析，是采取相應(yīng)諧波解決措施、保證系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的前提。光伏發(fā)電為諧波電壓源，主要產(chǎn)生3次、5次及與開關(guān)頻率有關(guān)的高次諧波。諧波電壓傳播的穿透力與電壓等級有關(guān)，從高電壓等級向低電壓等級傳播具有較強的穿透力;諧波在同一電壓等級中滲透與其相互距離有關(guān)，距離越遠時，其穿透力越弱。多個分布式光伏系統(tǒng)并聯(lián)，或單個分布式光伏系統(tǒng)受配電網(wǎng)中阻抗的影響，其諧波明顯呈現(xiàn)寬頻域特性。分布式電源接入電網(wǎng)首端時諧波含量較高，接入末端或中端時諧波含量較低。隨著接入電網(wǎng)的分布式電源容量的逐漸增加，電網(wǎng)中的諧波污染也會越嚴重。分布式電源接入時，需通過諧波抑制裝置并網(wǎng)。諧波對電網(wǎng)的影響取決于各諧波分量的相位角，由于連接的設(shè)備多種多樣，因此畸變指數(shù)不會以簡單的加法方式表現(xiàn)出來。諧波問題的分布式光伏并網(wǎng)更好，負載阻抗過高時分布式光伏不適合并網(wǎng)的結(jié)論。

2.2諧波交互影響

傳統(tǒng)的諧波分析技術(shù)利用諧波源模型進行諧波源定位或諧波源責(zé)任劃分，僅側(cè)重于負荷側(cè)或諧波源側(cè)，未考慮二者間的諧波交互影響。逆變器等電力電子設(shè)備廣泛使用，使光伏電站諧波輸出具有高頻次、寬頻域的特性，以往光伏系統(tǒng)在電網(wǎng)中滲透率較低，產(chǎn)生的諧波電流含量較少，對電網(wǎng)影響在可接受范圍，而光伏系統(tǒng)逆變器較多，在某些區(qū)域電網(wǎng)中滲透率已足夠高，光伏系統(tǒng)產(chǎn)生的諧波與輸配電系統(tǒng)的交互耦合也愈加復(fù)雜。諧波在阻抗網(wǎng)絡(luò)的傳輸中，往往會有一定頻率范圍的諧波產(chǎn)生放大。一方面是由于系統(tǒng)中固有的諧波電壓，另一方面是由于光伏系統(tǒng)接入產(chǎn)生的諧波電流。二者可能會產(chǎn)生諧波交互影響，導(dǎo)致電能質(zhì)量加劇惡化，當多逆變器并聯(lián)時，諧波交互影響加劇。（1）建立分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)溝通協(xié)調(diào)機制。加強光伏專責(zé)與分布式光伏用戶的溝通協(xié)調(diào)，定期召開溝通協(xié)調(diào)會，就如何選用質(zhì)量過硬的并網(wǎng)設(shè)備，使用合格的逆變器，如何將逆變器的電壓調(diào)整至合理范圍之內(nèi)進行討論。同時，開展好內(nèi)部協(xié)調(diào)工作，對能通過調(diào)節(jié)變壓器分接開關(guān)解決問題的，及時安排臺區(qū)經(jīng)理進行調(diào)節(jié)，滿足人們對高質(zhì)量高可靠性供電的需求。（2）實施多維度臺區(qū)負荷優(yōu)化治理。開展現(xiàn)場勘察，掌握好現(xiàn)場第一手資料，做好臺區(qū)改造項目的儲備和優(yōu)化調(diào)整，按照輕重緩急推動改造項目有效實施。運用好運維手段，將同一個村內(nèi)不同臺區(qū)負荷情況摸清楚，以便通過調(diào)節(jié)重過載臺區(qū)負荷至輕載臺區(qū)的方式，解決過負荷問題。合理地輪換變壓器或增容變壓器，解決分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)造成的重過載問題。

3控制策略

3.1系統(tǒng)控制流程

光伏電站完成路徑優(yōu)化和裝備優(yōu)化后，場站存在兩套具備暫態(tài)和穩(wěn)態(tài)控制的無功源，在光伏電站并網(wǎng)點功率執(zhí)行站側(cè)直采電壓，測量場站對電力系統(tǒng)的阻抗，設(shè)定穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)電壓門限值（可在線變更），功率執(zhí)行站實時跟蹤電壓波動，當光伏電站電壓越過暫態(tài)電壓門限值時，實時計算容性或感性無功調(diào)節(jié)量，根據(jù)無功源裕度實時下發(fā)無功遙調(diào)指令群控場站無功源，實現(xiàn)場站級暫態(tài)電壓支撐，同時，暫態(tài)控制狀態(tài)機接收調(diào)度電壓控制指令，響應(yīng)新的目標電壓值，從而完成場站級穩(wěn)態(tài)電壓調(diào)節(jié)。

3.2光伏電站無功電壓控制模式

考慮光伏電站運行工況，本方案可實現(xiàn)3種控制模式：經(jīng)濟運行模式、SVG檢修模式和發(fā)電檢修模式。（1）經(jīng)濟運行模式是指在正常發(fā)電工況下，功率執(zhí)行站優(yōu)先將光伏逆變器作為場站的無功電壓調(diào)節(jié)對象，SVG作為容量補充，降低SVG運行損耗，提高光伏電站經(jīng)濟性。（2）SVG檢修模式是指功率執(zhí)行站能實時監(jiān)測SVG運行狀態(tài)，當SVG設(shè)備因故障檢修而離線時，功率執(zhí)行站只將逆變器作為無功電壓調(diào)節(jié)對象;當SVG重新上線后，可自動切換為經(jīng)濟運行模式。（3）發(fā)電檢修模式是指功率執(zhí)行站能實時監(jiān)測光伏逆變器運行狀態(tài)，當部分光伏逆變器因檢修而離線時，功率執(zhí)行站能智能識別無功可調(diào)節(jié)裕度，保障發(fā)電檢修過程中光伏電站無功電壓的持續(xù)性。隨著世界能源產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整和人類對環(huán)境問題的重視，太陽能憑借資源豐富、布局靈活的優(yōu)勢，成為當今新能源發(fā)展的主流，當前越來越多的光伏電站投入運營。光伏電站的可靠運行，需要匯流箱、逆變器等設(shè)備在無故障狀態(tài)下運行，對光伏設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測十分重要。目前，光伏電站主要采用人工定期檢查、網(wǎng)絡(luò)化監(jiān)控的方式對設(shè)備進行監(jiān)測。由于人力資源有限及傳統(tǒng)光伏監(jiān)測系統(tǒng)智能化不足，這兩種方式都存在光伏陣列監(jiān)測不足、遇到故障時無法快速定位的問題。

結(jié)語

大數(shù)據(jù)下分布式風(fēng)電光伏儲能容量配置通過將廣泛分布的終端用戶儲能設(shè)備匯集到分布式風(fēng)電光伏儲能中，實現(xiàn)電網(wǎng)與用戶的雙向交互，當總?cè)萘坎蛔儠r，可降低高功率儲能系統(tǒng)的應(yīng)用容量，從而降低建設(shè)成本，增加輔助服務(wù)的收益。雖然從解決配電網(wǎng)安全問題的角度考慮儲能設(shè)備的選址和容量分配，但是忽略了儲能建設(shè)成本對容量配置的影響，成本是制約儲能系統(tǒng)在實際應(yīng)用中大規(guī)模推廣的主要因素，也是今后研究工作需要綜合考慮的重點。

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