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(dāng)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(guān)心就是發(fā)電量，因為它直接關(guān)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(zhì)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(shè)計、施工、電網(wǎng)電壓等等各種因素都有可能。本系列文章將根據(jù)實際案例一一探討各種因素。本文主要討論電網(wǎng)電能質(zhì)量對系統(tǒng)的影響。

電網(wǎng)的電能質(zhì)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(wǎng)電壓超范圍

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

交流輸出側(cè)過電壓/欠電壓保護

逆變器交流輸出端電壓超出電網(wǎng)允許電壓范圍時，允許逆變器斷開向電網(wǎng)供電，切斷時應(yīng)發(fā)出警示信號。除大功率逆變器外對異常電壓的響應(yīng)時間應(yīng)滿足表1的要求。在電網(wǎng)電壓恢復(fù)到允許的電壓范圍時逆變器應(yīng)能正常啟動運行。注1:最大脫網(wǎng)時間是指從異常狀態(tài)發(fā)生到逆變器停止向電網(wǎng)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(wǎng)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(cè)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(cè)電壓過高，引起逆變器保護關(guān)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(wǎng)點，電纜越短，阻抗越低，三是手動調(diào)整逆變器電壓范圍，但不能調(diào)得太高，超過270V有可能損壞用戶其它用電設(shè)備。

2、電壓波動，閃變和諧波

光伏逆變器向電網(wǎng)輸送電能，電網(wǎng)質(zhì)量的好壞也會對逆變器產(chǎn)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(shè)備，和一些電弧爐工廠，設(shè)備開啟和關(guān)斷之間，電能變化非常劇烈，電網(wǎng)來不及調(diào)整，電壓短時間在320-460V之間變化，同時伴隨大量的諧波，電網(wǎng)中存在的諧波和不平衡負(fù)序分量將導(dǎo)致光伏系統(tǒng)輸出有功功率波動，且電網(wǎng)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(wǎng)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(fù)載瞬間出現(xiàn)的尖峰電流，因為供電線路存在電阻值，電流流過時產(chǎn)生電壓壓降，此電阻與負(fù)載串聯(lián)，導(dǎo)致負(fù)載電壓波形有瞬間噪音波形出現(xiàn)，形成諧波。電流諧波則由負(fù)荷的特性產(chǎn)生，所有的非線性負(fù)荷都能產(chǎn)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(guān)，當(dāng)電網(wǎng)電壓劇烈波動時，逆變器調(diào)整能力有限，有可能造成光伏逆變器經(jīng)常重啟，嚴(yán)重的情況還有造成逆變器內(nèi)功率器件過壓炸機，電解電容過流爆開。在電網(wǎng)質(zhì)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(zhì)量改正的設(shè)備，如有源濾波器APF,靜止無功發(fā)電器SVG等，并對這些設(shè)備和電網(wǎng)的參數(shù)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。