為什么光伏系統(tǒng)發(fā)電量低?

在科技的發(fā)展道路上，離不開能源的助力，特別是再科技飛速發(fā)展的今天，而地球上的能源有限，就需要科研人員不斷開發(fā)新能源，這就再當下最需要研發(fā)太陽能的使用。光伏系統(tǒng)安裝之后，用戶最關心就是發(fā)電量，因為它直接關系到用戶的投資回報。影響發(fā)電量的因素很多，組件、逆變、電纜的質量、安裝朝向方位角、傾斜角度、灰塵、陰影遮擋、組件和逆變器配比系統(tǒng)方案、線路設計、施工、電網電壓等等各種因素都有可能。本系列文章將根據實際案例一一探討各種因素。本文主要討論電網電能質量對系統(tǒng)的影響。

電網的電能質量包括：電壓偏差、電流偏差頻率偏差、電壓波動或者閃變，三相不平衡，暫時或者瞬態(tài)過電壓，波形畸變，電壓暫降等等。

1、電網電壓超范圍

電網的電壓和頻率不是恒定不變的，會隨著負載和潮流的變化而變化，而逆變器的輸出電壓跟隨電網電壓。但是在電網異常時，需要逆變器停止供電，國家能源局給出的標準。

交流輸出側過電壓/欠電壓保護

逆變器交流輸出端電壓超出電網允許電壓范圍時，允許逆變器斷開向電網供電，切斷時應發(fā)出警示信號。除大功率逆變器外對異常電壓的響應時間應滿足表1的要求。在電網電壓恢復到允許的電壓范圍時逆變器應能正常啟動運行。注1:最大脫網時間是指從異常狀態(tài)發(fā)生到逆變器停止向電網供電的時間。注2:對于具有低電壓穿越功能的逆變器，以低電壓穿越功能優(yōu)先。

表1

下面兩種情況電網電壓會偏高：一是靠近降壓變壓器的地方，為了保證離變壓器較遠的地方電壓正常，考慮到線路電壓損耗，一般都會將變壓器輸出電壓拉高;二是光伏發(fā)電用戶側消化不了，輸送到較遠的地方要提高電壓，造成逆變器輸出側電壓過高，引起逆變器保護關機。這時候有三種方法：一是加大輸出電纜線徑，因為電纜越粗，阻抗越低;二是移動逆變器靠近并網點，電纜越短，阻抗越低，三是手動調整逆變器電壓范圍，但不能調得太高，超過270V有可能損壞用戶其它用電設備。

2、電壓波動，閃變和諧波

光伏逆變器向電網輸送電能，電網質量的好壞也會對逆變器產生影響。在一些機械加工廠，有行車、電焊機、龍門銑床等大功率設備，和一些電弧爐工廠，設備開啟和關斷之間，電能變化非常劇烈，電網來不及調整，電壓短時間在320-460V之間變化，同時伴隨大量的諧波，電網中存在的諧波和不平衡負序分量將導致光伏系統(tǒng)輸出有功功率波動，且電網電壓畸變率越高，光伏系統(tǒng)輸出有功功率越小;也會輸出電流畸變,且電網電壓畸變率越高，光伏系統(tǒng)輸出電流THD越大。

電力諧波分為電壓諧波和電流諧波，電壓諧波與基波的比值遠比電流諧波與基波的要小。影響電壓諧波的主要因素為負載瞬間出現的尖峰電流，因為供電線路存在電阻值，電流流過時產生電壓壓降，此電阻與負載串聯，導致負載電壓波形有瞬間噪音波形出現，形成諧波。電流諧波則由負荷的特性產生，所有的非線性負荷都能產生諧波電流。

光伏逆變器的MPPT功能，組件的輸入功率有多大，逆變器輸出功率就有多大。而逆變器輸出功率則是和電壓和電流有關，當電網電壓劇烈波動時，逆變器調整能力有限，有可能造成光伏逆變器經常重啟，嚴重的情況還有造成逆變器內功率器件過壓炸機，電解電容過流爆開。在電網質量較差的地方安裝光伏系統(tǒng)，需要實時監(jiān)控，還要增加電能質量改正的設備，如有源濾波器APF,靜止無功發(fā)電器SVG等，并對這些設備和電網的參數進行實時監(jiān)控。如果某一天人們能高效利用太陽能，相信能解決很大的能源問題，畢竟太陽能是符合可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的，能保證人類的永續(xù)發(fā)展，需要我們科研人員更加努力。