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发布日期 :2023-07-19 17:06发布IP:114.95.101.251编号:11848477
品牌:
西门子
型号:
模块
产地:
德国
分 类
工控系统及装备
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光伏并网发电系统存在的问题及其关键技术

     光伏发电系统按照运行方式可分为独立型、并网型和混合型三种类型的光伏发电系统。并网式光伏发电系统与独立式光伏发电系统相比,前者可以利用电力系统中的输电线路实现电能的远距离传输,有电网电能支撑,基本不需要考虑负载特性的影响等优点。目前我国光伏并网发电系统呈现出“大规模开发、中高压接入”和“分散开发、低电压就地接入”两种发展方式,所以我国的光伏并网发电系统可以分为集中式光伏并网发电系统和分布式光伏发电系统两种类型。
      1、分布式、集中式光伏系统的特点
      分布式光伏并网发电系统位于用户侧,发电供给当地用电负荷,具有占地面积小、运行方式灵活等优点。主要应用在房屋屋顶、建筑物、温室大棚、鱼塘水泵和路灯等场合。集中式光伏并网发电系统主要是指大型的光伏发电站,作为大容量的电源直接给高压输电系统进行送电。一般建设在沙漠之中,具有选址灵活,建设周期短,出力稳定,运行方式灵活,容易参加电网的调压、调频,运行成本低等优点。


      2、分布式、集中式光伏系统存在共同的问题
     目前,分布式、集中式光伏系统存在共同的问题如下所示:
    (1)光伏阵列优化配置问题。安装光伏阵列前应该根据设计要求和周围环境等因素对组件选型、组件安装倾斜角、阵列拓扑结构等方面加以优化,从而提高光伏系统的发电效率。
    (2)光伏阵列的温升、失配和热斑现象。光伏系统所处的工作环境比较复杂,随着时间积累组件表面会积下尘土,甚至有树叶、鸟类的排泄物,有时组件受到周围建筑物、树木等遮挡,遮挡下组件的温度会明显升高,随着组件温度的升高,其输出电压降低和功率会降低。这些情况都会导致光伏阵列处于失配运行状态,严重情况下发生热斑效应,降低了组件的使用寿命。


    (3)光伏阵列的输出特性多峰值特征。光伏电站有大面积的光伏阵列,有时可能采用不同型号的光伏组件进行组合,或者即使组件型号相同,由于云层、尘土和老化等原因导致组件之间不匹配,从使其输出特性呈现多峰值特征,降低了光伏阵列发电效率。


    (4)光伏系统并网后引发电能质量的问题。比如电网中潮流方向会发生变化,造成线路损耗增加和继电保护需要重新整定;光伏发电系统具有随机性、波动性,会引起电网电压波动;光伏系统中使用了大量的电力电子器件,会对电网造成谐波污染等。
      3、集中式光伏系统存在特有的问题
      目前,集中式光伏系统存在特有的问题如下所示:
    (1)大面积光伏阵列的清理。光伏阵列长期工作在露天场地,光伏组件的表面会被鸟粪等杂质覆盖,会严重影响光伏组件的输出功率,所以应该及时的清理光伏阵列表面的附着物。对于大型光伏电站有大面积的光伏阵列,靠人力来完成组件的清洗任务,效率太低、安全性较差。


    (2)逆变器的非理想性特性。集中式大型光伏电站需要多台逆变器并联运行,但是由于逆变器的非理性特性产生环流、谐波放大等现象,降低了逆变器的转换效率。
      4、分布式、集中式光伏系统共有的关键技术
      为了保证分布式、集中式光伏系统安全、可靠和稳定运行,需要一些关键技术,两者共同具有的关键技术如下所示:


    (1)大功率点跟踪技术。光伏电池的输出特性具有非线性特征,在任意工况下其P-U输出特性曲线都一个特定的大功率点,为了提高光伏系统的发电效率,运用大功率点跟踪控制技术使光伏系统工作在大功率点处。
    (2)全局大功率点跟踪控制技术。在局部阴影下光伏阵列的功率输出特性呈现多峰值特征,提高光伏系统的发电效率,需要全局大功率点跟踪控制技术实现全局寻优。


    (3)光伏阵列热斑检测技术。针对热斑效应会对光伏电池产生严重的损害,需要热斑检测技术实现组件热斑检测和准确定位。
    (4)光伏变换控制技术。主要包括逆变、并网控制和安全保护等技术,对于容量较小的光伏系统,如何提高逆变器的工作效率,减小能量损失也是光伏变换控制技术的一个发展方向;对于大容量系统光伏系统的逆变器除了实现基本逆变、并网和保护等功能外,还要求逆变器具有单体容量大、电压等级高,输出电能质量好,抗干扰能力强等特点。
    (5)孤岛检测技术。具备孤岛保护功能是光伏系统能否并网一个关键条件,要求孤岛检测技术具有较小的检测盲区和较强抗干扰能力。


      5、集中式光伏系统特有的关键技术
      集中式光伏系统特有的关键技术主要有:
    (1)低电压穿越技术。对于大型光伏变电站,当系统发生短路故障造成电压跌落时,光伏电站并不立即退出运行,而是继续与电网相连,并对电网提供一定的支持,帮助电网电压恢复,具备低电压穿越能力将成为了并网逆变器的核心技术。对于大型光伏电站必须有孤岛检测和低电压穿越功能,但是这两项功能相互之间具有一定的矛盾,如何共同实现这两项功能值得去研究。
   (2)逆变器集群统一控制技术。通过对多台逆变器进行统一控制与协作减小逆变器之间不利的影响,完成孤岛检测、低电压穿越、通信等功能。

一起接线继电器老化及接线错误引起继电保护不正确动作事件的思考

     开关汇控箱非全相出口继电器47TX 功能异常(返回卡涩),10 余年的“旧账”,该不该电工来还?
     开关机构压力低闭锁重合闸回路接线错误,又该如何防范?
     这样的事件给我们什么启示?
     近期一起保护异常事件引起了二次工作者的警觉:某500kV 某变电站500kV线路A 相线路次故障时候,重合成功;紧接着,500kV线路A 相再次故障,某变电站5171、5172 开关A 相跳闸,重合闸装置动作,开关未重合成功。现场检查5171、5172 开关A 相在分闸位置、B 相和C 相在合闸位置。电厂侧跳开5021、5022 开关,重合不成功,开关三跳。
     从事件现象来看,有两个谜团须解开:
     一是第二次线路故障后,开关本体非全相保护本应动作出口,但却未动作,为什么?
     二是线路第二次线路故障后,开关保护本应收到闭锁重合闸开入异常,但开关保护却未收到闭锁重合闸信号,发生了什么?
     先解答个问题:正常情况下,第二次线路故障后,开关在A 相压力恢复接触闭锁后,开关本体非全相保护应在2s 后跳开B、C 相断路器。而B、C 相断路器未跳开,说明二次回路或回路中元器件存在问题。从调查报告来分析,“线路第二次线路故障后, 开关本体非全相保护未动作出口的原因为出口继电器47TX 动作不可靠,在时间继电器动作后,没有出口”,再剖析发现“开关本体非全相回路出口继电器经10 余年的运行,元件老化、性能下降”,至此真相大白,原来是“继电器”老化惹的祸。
     梳理下个问题的脉络:开关汇控柜出口继电器经10 余年的运行,元件老化、性能下降→→出口继电器47TX 动作不可靠(在时间继电器动作后,但没有出口)→→500kV线路第二次线路故障后开关本体非全相保护未动作出口(开关本体非全相保护应在2s 后断开B、C 相断路器)→→开关A 相在分闸位置(开关A 相跳闸后未重合),B 、C 相在合闸位置。
     接着,在来分析第二个问题:正常情况下,线路第二次故障时,跳闸后开关A 相正处在建压过程中,低油压闭锁继电器闭锁开关分合闸回路,同时应向开关保护发送闭锁重合闸开入。而从5171、5172 开关保护动作报告看,开关保护未收到闭锁重合闸信号,说明回路接线存在问题。从调查报告来分析,“送往开关保护操作箱的闭锁重合闸开入信号的两个端子在开关本体侧没有接入信号”,由此找到了事件根源,原来是“开关压力低闭锁回路接线错误”造成的。
     再梳理下第二个问题的脉络:500kV线路第二次线路故障后(A 相正处在建压过程中,低油压闭锁继电器闭锁开关分合闸回路)→→开关汇控柜开关压力低闭锁重合闸回路接线错误(开关压力低闭锁回路接线错误,送往开关保护操作箱的闭锁重合闸开入信号的两个端子在开关本体侧没有接入信号)→→ 未发送闭锁重合闸开入→→ 开关保护未收到闭锁重合闸开入异常(开关保护未收到闭锁重合闸信号)→→重合不成功,开关三跳。



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