O impacto da geração de energia fotovoltaica ligada à rede na qualidade e nas soluções de energia

Resumo:A produção de energia fotovoltaica, como um novo método de produção de energia livre de poluição, reduziu consideravelmente a procura de energia elétrica tradicional.para o sistema de produção de energia fotovoltaica ligado à rede, devido às suas características inerentes de aleatoriedade, volatilidade e intermitência,e o sistema de geração de energia fotovoltaica ligado à rede contém um grande número de componentes eletrónicos de potência não linearesA qualidade da energia da rede tem um grande impacto.flutuações de tensão e piscatinhos, injecção de corrente contínua, efeito de ilha e outros problemas causados pela produção de energia fotovoltaica ligada à rede, e estuda e discute medidas viáveis para melhorar a qualidade da energia.

0 Introdução

Com a aceleração do processo de internacionalização, o rápido desenvolvimento da economia mundial, o consumo de energia também aumentou.Os problemas ambientais e a redução gradual das fontes de energia tradicionais são cada vez mais graves., a energia solar como uma fonte de energia renovável limpa e livre de poluição tem recebido muita atenção das pessoas.E a eletricidade na rede também aumentou ano após ano., mas devido às características da sua capacidade instalada é geralmente pequena, a disposição do local é relativamente dispersa e a flutuação da potência de saída é grande,Também causou um grande impacto na qualidade de energia da redePor conseguinte, é de grande importância estudar a influência da produção de energia fotovoltaica na qualidade da energia para promover a produção de energia e a operação segura e estável da rede eléctrica.

1 Princípio básico da geração de energia fotovoltaica

A geração de energia fotovoltaica utiliza o efeito fotovoltaico presente na superfície do semicondutor para enviar uma corrente contínua através da luz em ambas as extremidades do material do semicondutor.Quando o sol brilha no nó P-N do semicondutor, um novo par elétron-buraco é formado, e depois que o fóton excita o elétron da ligação covalente, o elétron flui para a região N e o buraco flui para a região P,resultando numa diferença de potencial entre as duas extremidades do semicondutorUma vez ligado o circuito em ambas as extremidades da junção PN, uma corrente será formada, fluindo da zona P para a zona N através do circuito externo,e a energia elétrica será emitida para a carga.

2 Estrutura e classificação da geração de energia fotovoltaica ligada à rede

O sistema de geração de energia fotovoltaica ligado à rede é constituído principalmente por painéis solares (módulo), controlador de rastreamento de alta potência (MPPT), inversor CC-AC e várias partes,com um transistor bipolar de porta isolada (IG-BT) como elemento de comutação de um inversor fotovoltaicoA saída de corrente contínua da célula solar é elevada pelo conversor DC-DC para aumentar o nível de tensão, e então a corrente contínua é convertida em corrente alternada com a mesma amplitude,frequência e fase da tensão da rede de energia através do inversor CC-ACA estrutura do sistema de produção de energia fotovoltaica é mostrada na Figura 1.

Figura 1 Estrutura do sistema de produção de energia fotovoltaica ligado à rede

De acordo com o modo de funcionamento ligado à rede, o sistema de produção de energia fotovoltaica pode ser dividido em três formas: ligado à rede por contracorrente,Não ligado à rede de contracorrente e ligado à rede de comutaçãoO sistema de geração de energia fotovoltaica ligado à rede elétrica está directamente ligado à rede elétrica, não requer baterias de armazenamento de energia, economiza a área do chão, reduz muito o custo de configuração,e o défice de potência de carga é complementado pela rede elétricaPortanto, o sistema de geração de energia fotovoltaica ligado à rede é a principal direção de desenvolvimento da geração de energia solar.e é também um potencial novo método de geração de energia na fase.

• A influência da produção de energia fotovoltaica ligada à rede na qualidade da energia da rede

A produção de energia fotovoltaica como uma nova geração de energia, iluminação, temperatura e outras condições externas de aleatoriedade, volatilidade,As alterações intermitentes são os principais fatores de impacto da produção de energia fotovoltaica na redeEntre eles, o inversor DC-AC é um dos principais dispositivos do sistema de geração de energia fotovoltaica conectado à rede,e a qualidade do inversor fotovoltaico determina se a qualidade de potência da geração de energia fotovoltaica pode satisfazer, até certo ponto, os requisitos da redeQuando a geração de energia fotovoltaica é ligada à rede, ocorrem problemas como harmônicos, flutuações de tensão e piscatos, injecção de corrente contínua e efeito ilha.que reduzirão a qualidade da energia da rede e causarão efeitos adversos na redeEm casos graves, perturbará o funcionamento seguro e estável do sistema de alimentação e do próprio equipamento de produção de energia fotovoltaica.

3.1Influência Harmónica

A produção de energia fotovoltaica consiste em converter a energia solar em corrente contínua através de módulos fotovoltaicos.e, em seguida, através do inversor ligado à rede para converter corrente contínua em corrente alternada para alcançar a rede ligadaNo sistema de geração de energia fotovoltaica, o inversor é o equipamento principal para produzir harmônicos.O grande número de aplicações de componentes electrónicos de potência em inversores ligados à rede melhorou a informação e o processamento inteligente do sistema, mas também aumenta um grande número de cargas não-lineares, causando distorção da forma de onda e trazendo um grande número de harmônicos para o sistema.O atraso da velocidade de comutação do inversor também afetará a saída do desempenho dinâmico geral dentro do sistema de energiaSe o tempo (irradiação, temperatura) mudar muito, a faixa de flutuação dos harmônicos também se tornará maior.Embora os harmônicos de corrente de saída de um único inversor ligado à rede sejam pequenos, os harmônicos de corrente de saída de múltiplos inversores ligados à rede serão sobrepostos após serem ligados em paralelo,resultando no fenômeno de harmônicos de corrente de saída que excedem o padrãoAlém disso, a ligação paralela de inversores é fácil de produzir ressonância paralela, o que leva ao fenômeno de ressonância de acoplamento,que resulta na expansão da corrente harmônica específica e no problema do excesso de conteúdo harmônico da corrente ligada à rede.

A fim de abordar o problema da qualidade da energia após o acesso à energia fotovoltaica, são apresentados métodos eficazes de supressão dos harmônicos:

• A partir da fonte de geração harmônica, a fonte harmônica é reformada para reduzir a injeção harmônica.
• Dispositivo com filtros ativos ou passivos para absorver um número específico de correntes harmônicas.
• Instalar dispositivos de compensação harmônica adicionais.

3.2 Fluctuações de tensão e piscaturas

Na rede de distribuição tradicional, a mudança de potência ativa e potência reativa com o tempo causará flutuações da tensão do sistema.A alteração da potência ativa do sistema de geração de energia fotovoltaica é o principal fator que causa flutuações de tensão e intermitência do ponto de acessoO ponto de alta potência dos painéis fotovoltaicos, os componentes principais do sistema de geração de energia fotovoltaica, está estreitamente relacionado com a intensidade de radiação, o clima, a estação, a temperatura e outros fatores.e as mudanças aleatórias desses fatores naturais fazem com que a potência de saída mude muito, resultando em mudanças frequentes da potência de carga dentro de um certo intervalo, resultando em flutuações de tensão e piscatos no extremo de carga do utilizador ligado à rede.

Atualmente, as soluções para os problemas de flutuação de tensão fotovoltaica e de intermitência são as seguintes:

• Otimizar a estratégia de controlo dos inversores fotovoltaicos ligados à rede para melhorar a estabilidade da tensão.

2) Aumentar a capacidade de curto-circuito do autocarro da subestação.

3) Quando se determina a capacidade da central fotovoltaica, o seu factor de potência é aumentado para aumentar a potência activa total.Reduzindo assim a quantidade de mudança de potência reativa e satisfazendo os requisitos-limite das flutuações de tensão.

3.3 Problemas com a injecção de DC

Outro problema fundamental a resolver no sistema de geração de energia fotovoltaica ligado à rede é a injecção de corrente contínua.e também traz efeitos adversos para outros equipamentos na redeO IEEEStd929-2000 e o IEEEStd547-2000 estipulam claramente que o componente de corrente contínua injetado na rede pelo dispositivo de geração de energia ligado à rede não pode exceder 0.5% da corrente nominal do dispositivoAs principais razões para a injecção de DC são:

A dispersão do próprio dispositivo eletrónico de potência e a inconsistência e a assimetria do circuito de accionamento; 2) Desvio zero e não linearidade dos dispositivos de medição no controlador de alta potência;3) Asimetria da impedância da linha de cada dispositivo de comutação, influência dos parâmetros parasitários e dos campos electromagnéticos parasitários, etc.

Atualmente, os principais métodos para suprimir a injecção de CC incluem: 1) método de compensação de detecção; 2) otimizar e projetar a estrutura ligada à rede do inversor; 3) separação direta do capacitor;4) Método de capacitância virtual5) Transformador de isolamento do dispositivo.

3.4 Efeito do efeito ilha

O efeito de ilha refere-se ao fenômeno de interrupção do abastecimento de energia da rede devido a fatores humanos ou naturais,Mas cada sistema de geração de energia fotovoltaica ligado à rede não consegue detectar o estado de apagão da rede elétrica a tempo, de modo a que o sistema de produção de energia fotovoltaica e a carga ligada continuem a funcionar de forma independente.Com a expansão contínua da taxa de penetração do acesso da produção de energia fotovoltaica ligada à redeA formação do efeito ilha tem efeitos adversos sobre a qualidade da energia da rede de distribuição como um todo, incluindo principalmente:

• No local onde ocorre o efeito ilha, a tensão e a frequência flutuam muito, o que reduz a qualidade da energia,e a tensão e a frequência na ilha não são controladas pela rede eléctrica, que podem causar danos ao equipamento eléctrico do sistema e falhas de recolocação, e também podem causar riscos de segurança pessoal para o pessoal de manutenção da rede eléctrica.
• No processo de recuperação da fonte de alimentação, a corrente de entrada será gerada devido ao assíncrono entre as fases de tensão, o que pode causar a queda instantânea da forma de onda da rede.
• Após o efeito ilha do sistema de geração de energia fotovoltaica, se o modo de alimentação original for o modo de alimentação monofásico,é possível causar o problema da assimetria de carga de três fases na rede de distribuição, e reduzir a qualidade global do consumo de electricidade de outros utilizadores.
• Quando a rede de distribuição passa para o modo ilha e depende apenas do sistema de produção de energia fotovoltaica para fornecer eletricidade,Se a capacidade do sistema de alimentação for demasiado pequena ou se não estiver instalado nenhum dispositivo de armazenamento de energia, pode causar instabilidade da tensão e problemas de piscar na carga do utilizador.

Para o impacto do efeito ilha, existem principalmente as seguintes soluções:

• Otimizar o método de detecção de ilhas do sistema de geração de energia fotovoltaica ligado à rede, analisar a influência da geração de energia fotovoltaica no tamanho,Direção e distribuição da corrente de falha na rede de distribuição, e melhorar a tecnologia de selecção da velocidade de corte de carga e divisão insular em condições de falha.
• Melhorar a fiabilidade da tecnologia de detecção de ilhas, configurar uma função de proteção antiilhas rápida e eficaz,julgar com precisão o estado da ilha em circunstâncias anormais e interromper rapidamente e eficazmente a ligação à rede.

4 Solução

4.1Monitorização em linha da qualidade da energia

O dispositivo de monitorização em linha da qualidade de energia APView500 adota uma plataforma multi-núcleo de alto desempenho e um sistema operacional incorporado,e mede os indicadores de qualidade da potência de acordo com os métodos de medição especificados na norma IEC61000-4-30 "Tecnologia de ensaio e medição - Métodos de medição da qualidade da potência"Integra análise harmónica, amostragem de forma de onda, diminuição/aumento/interrupção de tensão, monitoramento de piscar, monitoramento de desequilíbrio de tensão, registo de eventos, controlo de medição e outras funções.O dispositivo atingiu a norma da classe IEC61000-4-30A na normalização dos métodos de medição dos parâmetros do índice de qualidade de energia, a precisão de medição do parâmetro do índice, a sincronização do relógio, a função de marcação de eventos e outros aspectos,e pode satisfazer os requisitos de monitorização da qualidade da energia dos sistemas de alimentação a 110 kV e abaixo.

4.2 Dispositivo de protecção antiilhas

Quando o dispositivo de proteção anti-ilha detecta que existem dados anormais, como potência inversa, mutação de frequência, etc., isto é, quando ocorre o fenômeno da ilha,o dispositivo pode cooperar com o disjuntor para cortar rapidamente o nó, de modo a que a estação e o lado da rede de energia sejam rapidamente separados e garantam a segurança da vida de toda a estação de energia e do pessoal de manutenção relacionado.

4.3 Introdução ao produto

5 Conclusão

Com o rápido desenvolvimento da indústria chinesa de geração de energia fotovoltaica, a capacidade instalada e a quantidade de energia fotovoltaica ligada à rede estão a aumentar.que afetou muito a qualidade da energia da redePor conseguinte, é necessário estudar a influência da geração de energia fotovoltaica ligada à rede na qualidade de energia da rede.Este trabalho analisa o princípio básico e as características estruturais da produção de energia fotovoltaica, expõe as causas das flutuações harmónicas, da tensão e do piscar, da injecção de corrente contínua e do efeito ilha na geração de energia fotovoltaica ligada à rede,e propõe medidas viáveis para melhorar a qualidade da energia, que tem uma certa importância de referência para melhorar ainda mais a qualidade da energia da produção de energia fotovoltaica.

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