分布式光伏并网发电对配电网电能质量的影响

发布时间：2017-10-14 13:30

  本文关键词：分布式光伏并网发电对配电网电能质量的影响

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【摘要】：如今,将太阳能作为能源的光伏发电系统并入配电网中后,一定程度上能有效地缓解用电日趋紧张的问题。分布式光伏发电供电方式灵活:在光伏并网满足用户用电需求时,多余的电量会并入配电网对配电网侧负载进行供电;在光伏并网满足不了用户用电需求时,配电网会对用户侧进行补足供给。这样供电成本相对较低并且还能缓解供电压力,但同时给配电网带来了诸如谐波污染、孤岛效应、直流注入、剩余电流等电能质量的问题。本文根据分布式光伏发电的运行方式、输出功率等方面的不同,对配电网侧的电流和电压产生的影响,来分析其对配电网的电能质量的影响。首先介绍了光伏电网的主要组成部分,对各部分设备的工作原理进行了分析。搭建了分布式光伏发电装置通过LC滤波后并入配电网的模型,用户侧负载不论如何变化,光伏并网电流始终与电压保持同频率同相位。接着介绍了无功功率和谐波,对谐波的污染及对策进行了说明,这是衡量电能质量的主要标准之一。根据仿真模型计算出逆变器在额定功率下工作时,电流总谐波畸变率(THD)为4.92%,当逆变器在10%的额定功率下工作时,电流THD会剧增到7.63%。所以在光伏发电并网时,逆变器应尽量在额定功率状态下运行。根据光伏并网及配电网的拓扑结构说明了孤岛效应会对输配电网产生很大的影响,并对目前常用的检测方法进行了说明。根据建立仿真模型的结果表明,在孤岛状态前,整个电网处于稳定工作状态,配电网的电压和电流符合标准;在孤岛效应发生后,电网中的电压和电流可能会产生突变,给输配电网和光伏电网带来很大的压力,甚至会引起电网的崩溃。然后从数学的角度来阐述直流分量的定义,说明其由来和控制方法。直流分量的存在,使得配电变压器的铁芯产生直流偏磁造成过度饱和,导致输出的电压波形在峰值处缺失,同时电流有突变脉冲量存在,对整个配电网有很大的冲击。最后对剩余电流的定义、影响和产生进行简要的说明。以单相全桥逆变器为例,根据其等效电路详细分析建立了仿真模型,对配电网侧的电流和电压以及剩余电流进行了分析。
【关键词】：分布式光伏 谐波 孤岛效应 直流分量 剩余电流
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 绪论10-18
• 1.1 课题研究背景及意义10-12
• 1.2 国内外光伏发电发展与趋势12-14
• 1.2.1 国外光伏发电技术发展与趋势12-13
• 1.2.2 国内光伏发电技术发展与趋势13-14
• 1.3 电能质量的概述14-16
• 1.3.1 电能质量的定义14-15
• 1.3.2 电能质量的分类15-16
• 1.3.3 电能质量的治理16
• 1.4 本文主要研究内容16-18
• 第二章 分布式光伏发电系统的概述18-32
• 2.1 光伏电池的工作原理及其特性18-23
• 2.1.1 光伏电池的工作原理18-19
• 2.1.2 光伏电池的等效电路19-20
• 2.1.3 光伏电池的伏安特性20-23
• 2.2 逆变器的概述23-25
• 2.2.1 逆变器的工作原理23
• 2.2.2 脉冲宽度调制方式23-25
• 2.3 分布式光伏并网发电系统25-31
• 2.3.1 分布式光伏并网发电系统分类及构成25-26
• 2.3.2 分布式光伏并网发电的仿真及分析26-30
• 2.3.3 分布式光伏并网发电对配电网的电能质量的影响及标准30-31
• 2.4 本章小结31-32
• 第三章 谐波对配电网电流的影响32-43
• 3.1 谐波的概述32-34
• 3.1.1 无功功率及功率因数32-33
• 3.1.2 谐波的来源33
• 3.1.3 谐波的定义33-34
• 3.2 谐波的污染及对策34-36
• 3.2.1 谐波畸变系数THD34
• 3.2.2 谐波产生的污染34-35
• 3.2.3 抑制谐波的对策35-36
• 3.3 仿真分析及研究36-42
• 3.3.1 额定功率下电流谐波的仿真36-37
• 3.3.2 不同输出功率下电流谐波的仿真及比较37-42
• 3.4 本章小结42-43
• 第四章 孤岛效应对配电网的影响43-50
• 4.1 孤岛效应的概述43-45
• 4.1.1 孤岛效应的定义43-44
• 4.1.2 孤岛效应的影响44
• 4.1.3 孤岛效应的标准44-45
• 4.2 检测孤岛效应的方法45-48
• 4.2.1 主动检测方法45-47
• 4.2.2 被动检测方法47-48
• 4.3 孤岛效应的仿真48-49
• 4.3.1 仿真模型48-49
• 4.3.2 仿真结果分析49
• 4.4 本章小结49-50
• 第五章 直流分量对配电网的影响50-55
• 5.1 直流分量的定义50
• 5.2 直流分量的产生50-51
• 5.3 直流分量的危害及对策51-54
• 5.3.1 直流分量的危害51-53
• 5.3.2 抑制直流分量的对策53-54
• 5.4 本章小结54-55
• 第六章 剩余电流对配电网的影响55-67
• 6.1 剩余电流的概述55-57
• 6.1.1 剩余电流的产生55-56
• 6.1.2 剩余电流的定义56-57
• 6.1.3 剩余电流的影响57
• 6.2 剩余电流的分析57-62
• 6.2.1 单相全桥逆变器的工作原理57-59
• 6.2.2 单相全桥逆变器的等效电路59-62
• 6.3 剩余电流的仿真62-66
• 6.3.1 仿真模型及结果62-66
• 6.3.2 仿真结果分析66
• 6.4 本章小结66-67
• 第七章 全文总结67-69
• 7.1 主要结论67-68
• 7.2 研究展望68-69
• 参考文献69-72
• 致谢72-73
• 攻读硕士学位期间已发表或录用的论文73-75

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