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光伏解决方案:防止过电压引起逆变器断开的策略

来源:pv-magazine 作者: 转译:石雪杰 袁泉 摄影作者: 发布时间: 2020-08-07

澳大利亚科学家已经确定了七种方法,当过电压导致逆变器断开时,可以防止光伏损耗。这些方法包括蓄电池储能、无功功率逆变器、输出限制、配电网静态同步补偿器、更换电网中的旧导线、负荷重构和动态电压恢复(DVR)。

该研究小组表示,有载分接开关(OLTC)和并联电抗器(用于解决过电压问题的两种传统技术)对光伏引起的过电压不是特别有效,因为太阳能本身具有间歇性。有载调压开关用于调节电力网络和工业应用中的电力变压器,通过在负载下不间断地改变变压器的比率来实现电压调节和相移。并联电抗器则应用于高压电网,以稳定负荷变化时的电压。

电池和逆变器

第一个建议解决方案被认为非常有效,尤其是在具备适当规模、选址与能源管理条件下。然而,储能的应用成本被认为是短期内大量部署的主要障碍。研究人员表示,最近的趋势显示,电池成本有所下降,而且这种趋势还将持续下去。

德国和澳大利亚等国家近年来出台了允许逆变器提供无功功率支持的规范。但采用这种方案要么会减少有功发电量,要么会增加逆变器的体积。这种解决方案被认为是中压电网的一个有效选择,但在低压电网中被认为不太有效。在这样的电网中,无功功率变化对电压的影响相对有限。

因此,太阳能逆变器在减少光伏削减问题上并不是非常有效,只有在与存储相结合的情况下,太阳能逆变器才能有效地减少光伏削减。

输出限制

对单相逆变器施加5千伏安的限制,以限制过大的反向功率流,这是澳大利亚公用事业公司实施的一项措施。然而,该方法应规定一个输出限制,该限制可在不过度削减光伏发电量的情况下解决过电压问题。

分布式静态同步补偿器(DSTATCOM)被认为在太阳能发电高峰期间特别有效。该技术可以提供连续的无功支持,但针对无功补偿效用并不理想。

更大的导体

更大的导体是一种可能增加电网容量的方法,使大多太阳能发电并不存在电压波动。增加导体的横截面积可以减少电压降,然而,这种解决方案代价高昂。

作为一种不需要更多研究的方法,光伏装置的重新配置可以帮助改善电压分布。科学家们解释,这将使电网基础设施得到更有效的利用,而不需要额外的基础设施成本。

七种解决方案中的最后一种——使用动态电压恢复器(DVR)——被认为是一种低成本、小型化的有效方法。该装置被描述为一个电力电子控制器,依靠电压源逆变器、滤波器和电容器作为存储单元。“它基本上是一个串联补偿器,其输出与配电馈线串联连接,”研究人员解释,它可以通过向馈线中注入所需幅值和相角的电压来调节电压。该解决方案有望成为未来可行的选择,尤其是与存储相结合时。使用电池,DVR的尺寸也可以减小。”

潜在影响

研究人员在最近发表在《可再生与可持续能源评论》(Renewable and Sustainable Energy Reviews)上的《高太阳能光伏普及率对配电馈线的影响及经济影响》中介绍了这七项技术。他们从反向功率流、过电压和欠压事件等方面量化了南澳大利亚一条真正的11kV配电馈线上光伏渗透的影响,那里的光伏普及水平约为21.72%。

他们预估了光伏发电的最大可能损失,以及由此引发过电压问题导致逆变器关闭的财务损失。

科学家们解释,在这种渗透水平上,过电压事件会在逆变器上造成近千个‘标称电压违规’事件,逆变器断开导致至少625兆瓦时的光伏发电损失。对案例客户来说,由于能源输出导致的收入损失,每年会超过106000美元。

(译文未经专业校对 所译内容仅供参考)

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