微网中光伏发电系统电能质量分析与控制.pdf

摘要随着全球能源危机和节能减排战略计划的推进,可再生能源大量接入微网给本不同于传统电源,光伏发电系统的输出功率存在间歇性和不确定性,并采用大现优质供电。微网中还存在大量非线性负荷,带来了严重的谐波污染及无功不足,地负荷供电已是大势所趋,其中并网光伏发电系统以其环保、低噪声、适用范围广等特点而备受青睐。而微网作为未来主要的供电方式之一,对其电能质量的研究具有十分重要的意义,需要不断寻找先进的控制策略和改善措施来提高微网电能质量以满足用户日益敏感的用电需求。量的电力电子换流装置和复杂的控制策略并网,这给微网带来了新的电能质量问题。通过对光伏系统结构、运行特性及控制策略的研究,本文分析了光伏系统及微网的的主要电能质量问题及其影响因素,并提出了相应的改善措施以提高电能质量,实考虑到微电源的并网接口是影响电能质量的一个关键环节,本文对光伏系统并网逆变器的控制策略进行了改进和功能拓展,使其能同时实现最大有功功率输出、谐波抑制及无功功率补偿三重功能的复用,如此一来微电源承担了更多电能质量调节职责,从源头处改善了微网的电能质量,并减少了其它电能质量补偿设备的投资,提高运行经济性。在疎平台上搭建了多功能光伏发电系统及以此为微电源的简单微网数学模型,通过仿真分析研究光伏系统的电能质量问题,分析所提出的各种改善措施的补偿效果。关键词:光伏发电系统;微网;电能质量;多功能复用华北电力大学硕十学位论文
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第滦髀研究背景.⑼牟陀τ们熬随着全球能源危机的日益加剧和节能减排战略计划的大力推进,世界各国都将目光集中到开发利用绿色可再生能源上来,以期同时缓解能源和环境的巨大压力。太阳能发电以清洁无污染、分布范围广、可以分散建设、就地发电、使用寿命长且维护简单等诸多优势受到各国的广泛关注,加之我国地域辽阔,太阳能资源丰富,发展潜力更是巨大。太阳能发电不仅能替代部分化石能源,减小环境污染,还能满足边远缺电地区和特殊领域的用电需求,非常适合作为分布式电源给本地负荷供电。而微网正是能充分发挥分布式电源优势的小型电网,实现本地区域电力的自给自足,缓解电网规模日益庞大带来的稳定性和灵活性下降问题,是未来智能电网发展的一个重要组成部分。在过去的几十年间,电力需求伴随着国民经济的发展而迅速扩大,传统的大规模集中电源如火电、水电及核电得到了飞速发展,电力部门都把焦点集中在大型电厂和高压远距离输电建设上。随着互联大电网的规模扩大到一定程度,其脆弱性、局限性也开始暴露,近年来世界范围内接二连三的大面积停电事故充分证明了这一点。由于系统过大,运行控制难度增大,不能灵活跟踪负荷的变化,负荷激增时会出现电力供应短时不足,局部事故极易扩散而导致大面积停电,系统越庞大,发生此类事件的概率就越高,现代大型电网显得既“笨拙又“脆弱,,【】。加之公众对电磁干扰的忧虑加大了输电走廊的建设难度,现有线路越发不堪重负,这时安装在用户近旁的分布式电源就成为一种可行有效的替代方案。分布式电源能有效地缓解电网局部拥挤问题,实现有功和无功功率的就地补偿,提供调峰、调频功能,优化电网结构、缓解投资、降低网损。但分布式电源也存在明显缺陷,例如单机接入成本高,线路调压复杂等,大量渗透会带来新的不良影响。为了提高分布式电源的应用价值,微网概念随之应运而生。微网技术是新型电力电子控制技术、分布式发电、可再生能源发电技术和储能技术的结合,集成多个电源和负荷作为独立模块提供电能和热能,实现了分布式电源的大规模接入和灵活控制,具有“即插即用性”,并网时无需特别修改大电网的运行策略。微网中采用了较多具有不确定性的微电源以及电力电子华北电力大学硕十学位论文
⒌缦低车姆⒄,带来了特殊的电能质量问题,但同时,这些装置也存在改善电能质量的潜力,对其施加合理的控制不仅能减小自身带来的不利影响,还可能改善微网的一些电能质量问题,减少相关治理设备的投资。因此微网是未来实现优质、高效、环保供电的一种重要的电网形式。微网中含有的微电源种类繁多,光伏发电绝对是其中潜力最大的一种。作为典型的可再生绿色能源,光伏发电被认为是当今世界最具发展前景的一种新能源技术,具有许多不同于其它可再生能源的突出优势:无噪音、不产生温室气体、模块化安装、使用寿命长、维护简单、发电效率不受规模影响【】,无论从保护环境还是能源战略上都具有重要意义。光伏系统可独立运行也可以并网供电,特别适合接入微网中,给本地负荷供电。由于太阳能发电相对来说属于能量密度低、稳定性差、调节能力弱的能源,只能在白天发电工作,发展也面临一些障碍,其中光伏电池成本较高是制约其快速发展的主要原因,虽然政府也已经制定了一些补贴激励措施和发展规划,但仍有待进一步健全相关政策4送猓夥