被忽視已久的新能源發(fā)電殺手

摘要：根據(jù)已經(jīng)探明的儲量，全球石油、天然氣的可開采年限分別為41年和65年。人類面臨著嚴(yán)重的能源危機，新能源光伏發(fā)電將拯救人類。曾經(jīng)被忽視已久的新能源發(fā)電殺手，是時候來仔細了解一下了!

新能源發(fā)電是未來大趨勢

現(xiàn)代社會發(fā)展中，經(jīng)濟、能源、環(huán)保是困擾全世界的三大問題。隨著工業(yè)化推進和人口增長，世界能源的消耗日益增加。根據(jù)已經(jīng)探明的儲量，全球石油、天然氣的可開采年限分別為41年和65年。為了應(yīng)對化石燃料能源逐漸短缺的局面，大力開發(fā)可再生能源已刻不容緩。各種新能源中太陽能能量巨大，非枯竭，是國際社會公認的理想替代能源。

圖1 光伏發(fā)電現(xiàn)場

太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)展示

在太陽光的作用下，光伏陣列會產(chǎn)生直流電。為了將電能輸入電網(wǎng)，需要通過功率變換裝置，將直流功率變換為交流功率，并且經(jīng)過并網(wǎng)濾波器的作用，提高并網(wǎng)電流質(zhì)量。

圖2 光伏發(fā)電系統(tǒng)原理

光伏并網(wǎng)殺手“直流注入”的產(chǎn)生原因

光伏并網(wǎng)算法的完成需要實時采樣并網(wǎng)電流、電網(wǎng)電壓等正弦量，然而采樣所用到的霍爾電流電壓互感器、后級的模擬放大電路都存在一定的非線性特性，輸出與輸入信號的關(guān)系不是一條具有固定斜率的直線。對于輸入的正弦波形，輸入信號幅度不同，放大倍數(shù)會不同，這將導(dǎo)致所測量的正弦波形發(fā)生畸變，產(chǎn)生直流分量，俗稱直流注入。

直流注入所帶來的危害

直流注入主要對配電網(wǎng)中變壓器、電流時漏電斷路器、電流型變壓器、計量儀表等造成不利影響。由于這些設(shè)備中都有磁芯，直流分量的存在容易造成磁路的飽和，引起電流式漏電斷路器誤動作，變壓器或互感器飽和、發(fā)熱、產(chǎn)生諧波和噪音等，導(dǎo)致整個系統(tǒng)的運行故障，甚至癱瘓。

圖3 被燒毀的變壓器

直流分量的測量和計算

IEC61727中規(guī)定，在任何狀態(tài)下，光伏系統(tǒng)注入電網(wǎng)交流接口的直流電流不應(yīng)大于逆變器輸出電流的1%。直流分量的測量原理是針對被測信號作FFT分析，可以準(zhǔn)確計算出頻譜中第0次諧波分量，即直流分量。

廣州致遠電子的在線式電能質(zhì)量監(jiān)測裝置E8000，可以準(zhǔn)確直觀地測出直流分量，測量精度高達0.1%，可以完全滿足光伏發(fā)電現(xiàn)場的精確測量需求。

圖4 E8000現(xiàn)場實測顯示

圖5 E8000實物展示

直流注入問題的解決方法

要解決直流注入的問題，還是要從這個問題的原理出發(fā)。常用的方法有直流分量隔離法，以及檢測后反向補償法。那么，在實際應(yīng)用中，要怎么操作呢?小編再給大家介紹一種簡單易行的操作方案，那就是采用能夠抑制直流注入的半橋逆變器。無論半橋逆變器中的開關(guān)器件處于何種狀態(tài)，并網(wǎng)電流始終會經(jīng)過直流側(cè)電容，使直流分量被電容隔離，從而達到消除直流分量的目的。

圖6 半橋逆變器拓撲