Dampak dari pembangkit listrik tenaga fotovoltaik yang terhubung ke jaringan pada kualitas dan solusi listrik

Ikhtisar：Pembangkit listrik fotovoltaik, sebagai metode pembangkit listrik baru dan bebas polusi, telah sangat mengurangi permintaan energi listrik tradisional.Namun, untuk sistem pembangkit listrik fotovoltaik yang terhubung ke jaringan, karena keacakan, volatilitas, dan karakteristik intermiten yang melekat, dan sistem pembangkit listrik fotovoltaik yang terhubung ke jaringan mengandung sejumlah besar komponen elektronika daya nonlinier, dibandingkan dengan metode pembangkit listrik tradisional, pembangkit listrik fotovoltaik memiliki dampak yang besar pada kualitas daya jaringan.Artikel ini menganalisis harmonik, fluktuasi dan kedipan tegangan, injeksi DC, efek islanding, dan masalah lain yang disebabkan oleh pembangkit listrik fotovoltaik yang terhubung ke jaringan pada jaringan listrik, serta mempelajari dan mendiskusikan langkah-langkah yang mungkin dilakukan untuk meningkatkan kualitas daya.

0 Pendahuluan

Dengan percepatan proses internasionalisasi, pesatnya perkembangan ekonomi dunia, konsumsi energi juga meningkat, dan berkurangnya energi tradisional secara bertahap dan masalah lingkungan menjadi semakin serius, energi surya sebagai energi terbarukan yang bersih dan bebas polusi telah menjadi sumber energi terbarukan. diperhatikan dengan baik oleh orang-orang.Dalam beberapa tahun terakhir, kapasitas terpasang pembangkit listrik fotovoltaik terus meningkat, dan listrik on-grid juga meningkat dari tahun ke tahun, namun karena karakteristik kapasitas terpasang umumnya kecil, tata letak lokasi relatif tersebar, dan Fluktuasi daya keluaran yang besar juga berdampak besar pada kualitas daya jaringan.Oleh karena itu, sangat penting untuk mempelajari pengaruh pembangkit listrik fotovoltaik terhadap kualitas listrik untuk meningkatkan produksi listrik dan pengoperasian jaringan listrik yang aman dan stabil.

1 Prinsip Dasar Pembangkit Listrik Fotovoltaik

Pembangkit listrik fotovoltaik menggunakan efek fotovoltaik yang ada pada permukaan semikonduktor untuk mengirimkan arus searah melalui cahaya di kedua ujung bahan semikonduktor.Ketika matahari menyinari simpul PN semikonduktor, pasangan lubang elektron baru terbentuk, dan setelah foton mengeksitasi elektron dari ikatan kovalen, elektron mengalir ke daerah N dan lubang mengalir ke daerah P, menghasilkan a beda potensial antara kedua ujung semikonduktor.Setelah rangkaian di kedua ujung sambungan PN dihubungkan, akan terbentuk arus yang mengalir dari zona P ke zona N melalui rangkaian luar, dan daya listrik akan disalurkan ke beban.

2 Struktur dan Klasifikasi Pembangkit Listrik Fotovoltaik yang Terhubung ke Jaringan

Sistem pembangkit listrik fotovoltaik yang terhubung ke jaringan terutama terdiri dari panel surya (modul), pengontrol pelacakan daya tinggi (MPPT), inverter DC-AC beberapa bagian, menggunakan transistor bipolar gerbang terisolasi (IG-BT) sebagai elemen switching inverter fotovoltaik.Keluaran DC sel surya dinaikkan oleh konverter DC-DC untuk menaikkan level tegangan, kemudian DC diubah menjadi arus bolak-balik dengan amplitudo, frekuensi dan fasa yang sama dengan tegangan jaringan listrik melalui DC-AC. inverter, sehingga dapat mewujudkan integrasi ke dalam jaringan listrik atau menyuplai daya ke beban AC.Struktur sistem pembangkit listrik fotovoltaik ditunjukkan pada Gambar 1.

Gambar 1 Struktur sistem pembangkit listrik fotovoltaik yang terhubung ke jaringan

Menurut mode operasi yang terhubung ke jaringan, sistem pembangkit listrik fotovoltaik dapat dibagi menjadi tiga bentuk: terhubung ke jaringan arus berlawanan, tidak terhubung ke jaringan arus berlawanan, dan terhubung ke jaringan switching.Sistem pembangkit listrik fotovoltaik yang terhubung ke jaringan terhubung langsung ke jaringan listrik, tidak memerlukan baterai penyimpan energi, menghemat luas lantai, sangat mengurangi biaya konfigurasi, dan defisit daya beban dilengkapi dengan jaringan listrik.Oleh karena itu, sistem pembangkit listrik fotovoltaik yang terhubung ke jaringan merupakan arah pengembangan utama pembangkit listrik tenaga surya, dan juga merupakan metode pembangkit listrik energi baru yang potensial pada tahap ini.

• Pengaruh pembangkit listrik fotovoltaik yang terhubung ke jaringan terhadap kualitas daya jaringan

Pembangkit listrik fotovoltaik sebagai pembangkit energi baru, pencahayaan, suhu dan kondisi eksternal lainnya yang acak, mudah berubah, dan perubahan yang terputus-putus merupakan faktor utama dampak pembangkit listrik fotovoltaik terhadap jaringan listrik.Diantaranya, inverter DC-AC adalah salah satu perangkat utama sistem pembangkit listrik fotovoltaik yang terhubung ke jaringan, dan kualitas inverter fotovoltaik menentukan apakah kualitas daya pembangkit listrik fotovoltaik dapat memenuhi persyaratan terhubung ke jaringan sampai batas tertentu.Ketika pembangkit listrik fotovoltaik dihubungkan ke jaringan listrik, masalah seperti harmonik, fluktuasi dan kedipan tegangan, injeksi DC, dan efek pulau akan terjadi, yang akan menurunkan kualitas daya jaringan dan menyebabkan efek buruk pada jaringan.Dalam kasus yang serius, hal ini akan mengganggu keamanan dan stabilitas pengoperasian sistem pasokan listrik dan peralatan pembangkit listrik fotovoltaik itu sendiri.

3.1 Pengaruh Harmonik

Pembangkit listrik fotovoltaik adalah mengubah energi matahari menjadi arus searah melalui modul fotovoltaik, dan kemudian melalui inverter yang terhubung ke jaringan untuk mengubah arus searah menjadi arus bolak-balik untuk mencapai keterhubungan ke jaringan.Dalam sistem pembangkit listrik fotovoltaik, inverter merupakan peralatan utama untuk menghasilkan harmonisa.Banyaknya penerapan komponen elektronika daya pada inverter yang terhubung ke jaringan telah meningkatkan informasi dan pemrosesan cerdas sistem, namun juga meningkatkan sejumlah besar beban nonlinier, menyebabkan distorsi gelombang dan membawa sejumlah besar harmonisa ke sistem.Keterlambatan kecepatan peralihan inverter juga akan mempengaruhi keluaran kinerja dinamis keseluruhan dalam sistem tenaga, sehingga menghasilkan rentang harmonik yang kecil.Jika cuaca (cahaya, suhu) berubah drastis, rentang fluktuasi harmonik juga akan semakin besar.Meskipun harmonik arus keluaran dari satu inverter yang terhubung ke jaringan kecil, harmonisa arus keluaran dari beberapa inverter yang terhubung ke jaringan akan ditumpangkan setelah dihubungkan secara paralel, sehingga menghasilkan fenomena harmonik arus keluaran yang melebihi standar.Selain itu, koneksi paralel inverter mudah untuk menghasilkan resonansi paralel, yang mengarah pada fenomena resonansi kopling, yang mengakibatkan perluasan arus harmonik spesifik dan masalah kandungan harmonik yang berlebihan dari arus yang terhubung ke jaringan.

Bertujuan untuk mengatasi masalah kualitas daya setelah akses fotovoltaik, metode efektif untuk menekan harmonisa dikemukakan:

• Dimulai dari sumber pembangkitan harmonik, sumber harmonik direformasi untuk mengurangi injeksi harmonik.
• Perangkat filter aktif atau pasif untuk menyerap sejumlah arus harmonik tertentu.
• Pasang perangkat kompensasi harmonik tambahan.

3.2 Fluktuasi tegangan dan kedipan

Pada jaringan distribusi tradisional, perubahan daya aktif dan daya reaktif terhadap waktu akan menyebabkan fluktuasi tegangan sistem.Untuk pembangkit listrik fotovoltaik, perubahan daya aktif sistem pembangkit listrik fotovoltaik merupakan faktor utama yang menyebabkan fluktuasi tegangan dan kedipan titik akses.Titik daya tinggi panel fotovoltaik, komponen inti sistem pembangkit listrik fotovoltaik, berkaitan erat dengan intensitas radiasi, cuaca, musim, suhu, dan faktor lainnya, dan perubahan acak dari faktor alam ini menyebabkan daya keluaran sangat berubah, sehingga mengakibatkan seringnya perubahan daya beban dalam rentang tertentu, mengakibatkan fluktuasi tegangan dan kedipan di ujung beban pengguna yang terhubung ke jaringan.

Saat ini, solusi untuk masalah fluktuasi tegangan fotovoltaik dan kedipan adalah sebagai berikut:

• Optimalkan strategi kontrol inverter yang terhubung ke jaringan fotovoltaik untuk meningkatkan stabilitas tegangan.

2) Meningkatkan kapasitas hubung singkat bus gardu induk.

3) Ketika kapasitas pembangkit listrik fotovoltaik ditentukan, faktor dayanya ditingkatkan untuk meningkatkan daya aktif total, sehingga mengurangi jumlah perubahan daya reaktif dan memenuhi persyaratan batas fluktuasi tegangan.

Masalah injeksi 3,3 Dc

Masalah utama lainnya yang harus dipecahkan dalam sistem pembangkit listrik fotovoltaik yang terhubung ke jaringan adalah injeksi DC.Injeksi DC mempengaruhi kualitas daya jaringan, dan juga membawa dampak buruk pada peralatan lain di jaringan.IEEEStd929-2000 dan IEEEStd547-2000 dengan jelas menetapkan bahwa komponen arus DC yang disuntikkan ke jaringan oleh perangkat pembangkit listrik yang terhubung ke jaringan tidak boleh melebihi 0,5% dari arus pengenal perangkat.Alasan utama injeksi DC adalah:

Penyebaran perangkat elektronika daya itu sendiri dan ketidakkonsistenan serta asimetri rangkaian penggerak;2) Penyimpangan nol dan nonlinier alat ukur pada pengontrol daya tinggi;3) Asimetri impedansi saluran setiap perangkat switching, pengaruh parameter parasit dan medan elektromagnetik parasit, dll.

Saat ini, metode utama untuk menekan injeksi DC meliputi: 1) metode kompensasi deteksi;2) Mengoptimalkan dan merancang struktur inverter yang terhubung ke jaringan;3) Pemisahan lurus kapasitor;4) Metode kapasitansi virtual;5) Transformator isolasi perangkat.

3.4 Pengaruh efek pulau

Efek pulau mengacu pada fenomena terputusnya pasokan listrik jaringan karena faktor manusia atau faktor alam, tetapi setiap sistem pembangkit listrik fotovoltaik yang terhubung ke jaringan gagal mendeteksi keadaan pemadaman jaringan listrik pada waktunya, sehingga sistem pembangkit listrik fotovoltaik dan beban yang terhubung masih beroperasi secara independen.Dengan terus meningkatnya tingkat penetrasi akses pembangkit listrik fotovoltaik yang terhubung ke jaringan, kemungkinan terjadinya efek pulau secara bertahap meningkat.Terbentuknya island effect mempunyai dampak buruk terhadap kualitas listrik seluruh jaringan distribusi, terutama meliputi:

• di lokasi terjadinya efek pulau, tegangan dan frekuensi sangat berfluktuasi, sehingga menurunkan kualitas daya, dan tegangan serta frekuensi di pulau tidak dikendalikan oleh jaringan listrik, yang dapat menyebabkan kerusakan pada peralatan kelistrikan sistem dan penutupan kembali gangguan. , dan juga dapat menyebabkan bahaya keselamatan pribadi bagi personel pemeliharaan jaringan listrik.
• Dalam proses pemulihan catu daya, arus masuk akan dihasilkan karena asinkronisme antar fase tegangan, yang dapat menyebabkan bentuk gelombang jaringan turun seketika.
• Setelah efek pulau pada sistem pembangkit listrik fotovoltaik, jika mode catu daya asli adalah mode catu daya satu fasa, hal ini dapat menyebabkan masalah asimetri beban tiga fasa pada jaringan distribusi, dan kemudian menurunkan kualitas listrik secara keseluruhan. konsumsi pengguna lain.
• Ketika jaringan distribusi beralih ke mode pulau dan hanya mengandalkan sistem pembangkit listrik fotovoltaik untuk menyuplai listrik, jika kapasitas sistem catu daya terlalu kecil atau tidak ada perangkat penyimpan energi yang dipasang, hal ini dapat menyebabkan ketidakstabilan tegangan dan masalah kedipan pada pengguna. memuat.

Untuk dampak dari efek pulau, solusi utamanya adalah sebagai berikut:

• Mengoptimalkan metode deteksi pulau pada sistem pembangkit listrik fotovoltaik yang terhubung ke jaringan, menganalisis pengaruh pembangkit listrik fotovoltaik terhadap ukuran, arah dan distribusi arus gangguan dalam jaringan distribusi, dan meningkatkan teknologi pemilihan kecepatan pemotongan beban dan pembagian pulau dalam kondisi gangguan .
• Meningkatkan keandalan teknologi deteksi pulau, mengonfigurasi fungsi perlindungan anti-pulau yang cepat dan efektif, menilai status pulau secara akurat dalam keadaan tidak normal, dan dengan cepat dan efektif memutus koneksi jaringan.

4 Solusi

4.1 Pemantauan Online Kualitas Daya

Perangkat pemantauan online kualitas daya APView500 mengadopsi platform multi-inti berkinerja tinggi dan sistem operasi tertanam, dan mengukur indikator kualitas daya sesuai dengan metode pengukuran yang ditentukan dalam IEC61000-4-30 "Teknologi Pengujian dan Pengukuran - Metode Pengukuran Kualitas Daya" .Ini mengintegrasikan analisis harmonik, pengambilan sampel bentuk gelombang, penurunan/naik/interupsi tegangan, pemantauan kedipan, pemantauan ketidakseimbangan tegangan, perekaman peristiwa, kontrol pengukuran, dan fungsi lainnya.Perangkat ini telah mencapai standar kelas IEC61000-4-30A dalam standarisasi metode pengukuran parameter indeks kualitas daya, akurasi pengukuran parameter indeks, sinkronisasi jam, fungsi penandaan peristiwa, dan aspek lainnya, serta dapat memenuhi persyaratan pemantauan kualitas daya sistem catu daya 110kV dan di bawahnya.

4.2 Perangkat perlindungan anti pulau

Ketika perangkat proteksi anti pulau mendeteksi adanya data abnormal seperti daya balik, mutasi frekuensi, dll, yaitu ketika fenomena pulau terjadi, perangkat dapat bekerja sama dengan pemutus arus untuk segera memutus node, sehingga sehingga stasiun dan sisi jaringan listrik dipisahkan dengan cepat, dan menjamin keselamatan jiwa seluruh pembangkit listrik dan personel pemeliharaan terkait.

4.3 Pengenalan Produk

5. Kesimpulan

Dengan pesatnya perkembangan industri pembangkit listrik fotovoltaik di Tiongkok, kapasitas terpasang dan kuantitas fotovoltaik yang terhubung ke jaringan meningkat, yang sangat mempengaruhi kualitas daya jaringan.Oleh karena itu, perlu untuk mempelajari pengaruh pembangkit listrik fotovoltaik yang terhubung ke jaringan terhadap kualitas daya jaringan.Makalah ini menganalisis prinsip dasar dan karakteristik struktural pembangkit listrik fotovoltaik, menguraikan penyebab harmonik, fluktuasi tegangan dan kedipan, injeksi DC dan efek pulau pada pembangkit listrik fotovoltaik yang terhubung ke jaringan, dan mengedepankan langkah-langkah yang layak untuk meningkatkan kualitas daya, yang telah signifikansi referensi tertentu untuk lebih meningkatkan kualitas daya pembangkit listrik fotovoltaik.

Referensi

[1] Li Hailong,Huang Hongbin,Tan Xiaodon. Analisis pengaruh pembangkit listrik fotovoltaik yang terhubung ke jaringan terhadap kualitas daya [J].Teknologi dan Ekonomi Kelistrikan,2019:73-75.

[2] Wang Yunguo.Analisis pengaruh pembangkit listrik fotovoltaik yang terhubung ke jaringan terhadap kualitas daya [J].Teknologi dan Peralatan Pertanian,2012,(08):53-54.

[3] Xu Wenli, Bao Wei, Wang Jubo.etc Tinjauan penelitian tentang pengaruh Daya Terdistribusi yang terhubung ke jaringan terhadap kualitas Daya [J].Teknologi Catu Daya, 2016, (12):2799-2801.

[4] Ding Ming, Wang Weishen, Wang Xiuli.etc Ikhtisar dampak pembangkit listrik fotovoltaik skala besar pada sistem tenaga [J].Prosiding CSEE,2014, (01):1-7.

[5] Bao Dangquan. Pengaruh dan penanggulangan pembangkit listrik fotovoltaik terdistribusi yang terhubung ke jaringan pada jaringan distribusi [J].Teknologi Baru dan Produk Baru Tiongkok, 2017, (06)71-72.

[6] Guo Yuhang.Diskusi tentang pengaruh dan penanggulangan PV terdistribusi yang terhubung ke jaringan pada jaringan distribusi [J].Panduan Inovasi Sains dan Teknologi,2017,(03):27-29.

[7] Zhou Xingyu.Tinjauan dampak pembangkit listrik fotovoltaik skala besar pada sistem tenaga [J].Teknik Peralatan Cina,2017,(01):157-158.