光伏电站并网对电网可靠性的影响.pdf

1、第 38卷 第 5期2010年 5月Vol. 38 No. 5May 2010光 伏 电 站 并 网 对 电 网 可 靠 性 的 影 响张 轶 1 ,鲁 国 起 1 ,张 焰 1 ,俞 国 勤 2 ,祝 达 康 2(1. 上 海 交 通 大 学 电 气 工 程 系 ,上 海 200240; 2. 上 海 市 电 力 公 司 ,上 海 200122)摘 要 :太 阳 辐 照 度 和 光 伏 电 池 工 作 温 度 等 的 随 机 性 会 对 光 伏 电 站 并 网 后 发 输 电 系 统 的 可 靠 性 产 生 一 定 影响 。 为 全 面 评 估 光 伏 电 站 并 网 后 对 电 网 可 靠

2、 性 的 影 响 ,根 据 光 伏 电 站 等 值 电 路 ,推 导 了 光 伏 电 站 的 输 出 功 率关 系 式 。 针 对 光 伏 电 站 发 出 的 无 功 功 率 与 接 入 点 电 压 的 密 切 联 系 以 及 光 伏 电 站 的 故 障 特 性 ,交 替 求 解 光 伏 电站 的 无 功 功 率 和 电 网 潮 流 ,并 提 出 光 伏 电 池 组 件 的 故 障 切 除 条 件 。 对 含 光 伏 电 站 的 发 输 电 系 统 进 行 可 靠 性 评估 的 算 例 表 明 ,合 理 接 入 光 伏 电 站 能 够 改 善 系 统 可 靠 性 ,太 阳 辐 照 度 和 故

3、障 光 伏 电 池 组 件 切 除 方 案 也 会 对 可靠 性 产 生 较 大 影 响 。关 键 词 :光 伏 电 站 并 网 ;电 网 可 靠 性 ;蒙 特 卡 罗 仿 真作 者 简 介 :张 轶 (19842) ,女 ,硕 士 研 究 生 ,从 事 新 能 源 发 电 及 电 力 系 统 可 靠 性 方 面 的 研 究 。中 图 分 类 号 : TK51 文 献 标 志 码 : A 文 章 编 号 : 100129529 (2010) 0520700207Influence of Gr id Connection of Photovolta ic Power Sta tion on Po

4、wer Gr id Reliab ilityZHANG Yi1 , LU Guo2qi1 , ZHANG Yan1 , YU Guo2qin2 , ZHU D a2kang2(1. Dep t. of Electrical Engineering, Shanghai J iaotong Univ. , Shanghai 200240, China;2. ShanghaiMunicipal Electric Power Company, Shanghai 200122, China)Abstract: The randomness of the solar irradiance and the

5、operation temperature of photovoltaic cells has certain influ2ence on the reliability of the power generation and transm ission system after the photovoltaic power station connectedto the grid. In order to comp rehensively evaluate the influence of the connection of the photovoltaic power station on

6、the reliability of the power grid, the exp ression of the output power of the photovoltaic power station was derived basedon the equivalent circuit of the photovoltaic power station. According to the close relationship between the reactivepower and the access point voltage of the photovoltaic power

7、station as well as the fault characteristic of the station,the reactive power of the station and power flow of the grid were solved alternately. The fault removal conditions of thephotovoltaic cell components were also p resented. The reliability of the power generation and transm ission system of a

8、photovoltaic power station was evaluated. The results indicated that the p roper connection of the photovoltaic powerstation could imp rove the system reliability and that solar irradiance and the removal scheme of the fault photovoltaiccell components would also have considerable influence on the r

9、eliability.Key words: grid connection of photovoltaic power station; power grid reliability; Monte2Carlo simulation2008年 全 世 界 新 增 光 伏 发 电 装 机 容 量 中 约有 1 GW来 自 10 MW 及 以 上 容 量 的 光 伏 电 站 ,我国 也 计 划 于 甘 肃 敦 煌 、 昆 明 石 林 、 青 海 柴 达 木 盆 地等 地 建 设 MW 级 并 网 光 伏 电 站 。 随 着 各 国 100MW级 甚 至 GW 级 光 伏 电 站 的 建 设 ,光 伏

10、 电 站 的大 型 化 和 并 网 化 将 成 为 今 后 发 展 方 向 1 。光 伏 发 电 具 有 随 机 性 强 的 特 点 ,为 了 评 估 光伏 电 站 并 网 后 对 系 统 供 电 可 靠 性 的 影 响 ,需 要 建立 光 伏 电 站 发 电 可 靠 性 模 型 ,进 行 可 靠 性 评 估 。目 前 ,针 对 光 伏 电 站 特 性 进 行 供 电 可 靠 性 的 研 究相 对 较 少 。 文 献 2 提 出 的 故 障 光 伏 组 件 切 除 条件 仅 以 故 障 组 件 对 光 伏 电 站 的 整 体 出 力 影 响 为 判定 依 据 ,并 未 考 虑 光 伏 电 池

11、组 件 的 耐 受 电 压 以 及故 障 组 件 位 置 分 布 的 影 响 。本 文 根 据 光 伏 电 站 的 等 值 电 路 ,结 合 太 阳 辐照 度 和 环 境 两 个 变 量 ,推 导 了 光 伏 电 站 的 输 出 功率 关 系 式 。 针 对 光 伏 电 站 发 出 的 无 功 功 率 与 接 入点 电 压 关 系 以 及 光 伏 电 站 的 故 障 特 性 ,对 光 伏 电站 的 无 功 功 率 与 电 网 潮 流 进 行 交 替 求 解 ,并 提 出光 伏 电 池 组 件 的 故 障 切 除 条 件 。 最 后 以 IEEE 14节 点 系 统 为 例 ,对 含 光 伏 电

12、 站 的 发 输 电 系 统 进 行可 靠 性 评 估 ,并 分 析 了 太 阳 辐 照 度 和 不 同 的 故 障光 伏 组 件 切 除 方 案 对 该 系 统 的 影 响 。张 轶 ,等 光 伏 电 站 并 网 对 电 网 可 靠 性 的 影 响 07011 光 伏 电 站 输 出 功 率 模 型1. 1 光 伏 电 池 阵 列 等 效 模 型单 元 光 伏 电 池 是 光 伏 电 站 的 最 小 单 元 ,被 封装 为 光 伏 电 池 组 件 。 对 光 伏 电 池 组 件 进 行 串 、 并联 ,则 构 成 光 伏 电 池 阵 列 ,从 而 形 成 光 伏 电 站 。单 元 光 伏 电

13、 池 等 值 电 路 如 图 1所 示 325 。图 1 单 元 光 伏 电 池 等 值 电 路单 元 光 伏 电 池 串 、 并 联 后 封 装 形 成 的 光 伏 电池 组 件 的 等 值 电 路 如 图 2所 示 。图 2 光 伏 电 池 组 件 等 值 电 路为 了 提 高 直 流 输 入 电 压 ,满 足 电 网 电 压 要 求 ,将 光 伏 电 池 组 件 进 行 串 、 并 联 后 形 成 的 光 伏 电 池阵 列 等 值 电 路 如 图 3所 示 。 图 中 的 N ss为 光 伏 组件 的 串 联 数 , Npp为 光 伏 组 件 的 并 联 数 。 阵 列 的 电压 较 单

14、 个 光 伏 组 件 提 高 了 N ss倍 ,电 流 扩 大 了 Npp倍 。图 3 N ss N pp光 伏 电 池 阵 列 等 效 模 型图 3中 , A 为 光 伏 电 池 组 件 , B 为 阻 塞 二 极管 , C为 旁 路 二 极 管 。 阻 塞 二 极 管 能 够 起 到 单 向导 通 作 用 ,在 非 日 照 时 间 段 内 ,避 免 电 网 向 光 伏 电池 阵 列 放 电 。 旁 路 二 极 管 可 以 防 止 串 联 电 路 中 个别 光 伏 电 池 由 于 被 遮 挡 而 导 致 损 坏 ,也 避 免 了 由于 阵 列 通 过 该 被 遮 挡 的 光 伏 电 池 放

15、电 而 造 成 功 率损 失 。1. 2 光 伏 电 池 阵 列 输 出 功 率根 据 光 伏 电 池 阵 列 等 值 电 路 ,可 以 得 到 光 伏电 站 输 出 的 有 功 功 率 为Ppv = Upv Ipv (1)式 中 Upv、 Ipv、 Ppv 光 伏 电 池 阵 列 的 输 出 电 压 、 电 流 和功 率 。Ipv = N pp Iph - Id expq( UpvNsN ss+ IpvRsNpp)AKTp - 1-UpvN sN ss +IpvRsN ppRsh(2)式 中 N s 光 伏 电 池 组 件 中 单 元 光 伏 电 池 的 串 联 数 ;N ss 光 伏 电

16、池 阵 列 中 光 伏 组 件 的 串 联 数 ;N pp 光 伏 电 池 阵 列 中 的 并 联 支 路 数 。光 生 电 流 Iph的 值 正 比 于 光 伏 电 池 的 面 积 、 材料 特 性 、 入 射 光 的 辐 照 度 和 环 境 温 度Iph = GTGT, sc Iph, sc + ktem p ( Tp - Tsc ) (3)式 中 Iph、 Iph, sc 工 作 点 和 标 准 测 试 条 件 下 的 光 生 电流 ;ktem p Iph的 温 度 系 数 ,与 该 单 元 电 池 的 面 积 、 材料 特 性 有 关 ;Tp、 Tsc 工 作 点 、 标 准 测 试

17、条 件 下 的 电 池 温 度 ;GT、 GT, sc 工 作 点 、 标 准 测 试 条 件 下 的 辐 照 度 。光 伏 组 件 厂 商 通 常 会 给 出 标 准 额 定 条 件( SRC)下 的 运 行 参 数 , SRC特 指 太 阳 辐 照 度 为 1kW /m2 ,电 池 表 面 温 度 为 25 ,相 对 大 气 光 学 质量 为 AM1. 5的 条 件 6 。流 过 二 极 管 的 电 流 Id 可 由 二 极 管 特 性 表 示Id = I0 qUdA KTp - 1 (4)式 中 I0 光 伏 电 池 内 部 等 效 二 极 管 的 P - N结 反 向饱 和 电 流 ;

18、A P - N结 的 曲 线 系 数 (一 般 取 1 5) ;q 电 子 电 荷 (1. 6 10 - 19 C) ;K 波 尔 兹 曼 常 数 (1. 38 10 - 23 J /K) ;Ud 等 效 二 极 管 的 端 电 压 。1. 3 含 光 伏 电 站 的 发 输 电 系 统 潮 流 计 算光 伏 发 电 系 统 由 光 伏 电 池 阵 列 、 逆 变 器 和 控制 器 组 成 ,结 构 如 图 4所 示 。光 伏 电 池 阵 列 输 出 特 性 具 有 非 线 性 特 征 ,在一 定 的 光 照 强 度 和 环 境 温 度 下 ,光 伏 电 池 阵 列 可以 工 作 于 不 同

19、的 输 出 电 压 。 提 高 光 伏 电 池 阵 列 输出 功 率 的 方 法 就 是 实 时 调 整 光 伏 电 池 阵 列 的 工 作点 ,使 之 始 终 工 作 在 最 大 功 率 点 (MPP点 )附 近 ,这 一 过 程 称 之 为 最 大 功 率 点 跟 踪 MPPT 7 。0702 2010, 38 (5)图 4 光 伏 发 电 系 统 结 构 示 意 图MPP点 的 光 伏 电 池 阵 列 电 压 和 电 流 应 满足 8 IPVN pp +UpvN sN ss- Id Rsh expUPVN sN ss +IPV RsN ppAKTp - AKTpAKTpRsh + Id

20、RsRsh expUPVN sN ss +IPV RsN ppAKTp+AKTpRs= 0(5)逆 变 器 包 括 逆 变 桥 和 交 流 电 路 两 部 分 (结 构如 图 5所 示 )。UPV和 IPV为 光 伏 电 池 阵 列 输 出 电 压 和 电 流 ,U i3 和 Ii3 为 逆 变 桥 输 出交 流 电 压 和 电 流 ,下 标 A、 B、 C分 别 表 示 A、 B、 C三 相 ; Ug3 和 Ig3 为并 网 点 电 压 和 电 流 ;M和 分 别 为 逆 变 桥 幅 值 调 制 比 和 移 相 角 。图 5 三 相 光 伏 发 电 系 统 结 构 图交 流 电 路 包 括

21、滤 波 器 和 升 压 变 压 器 。 对 交 流电 路 进 行 等 值 变 换 ,得 到 型 等 值 电 路 ,如 图 6所 示 。图 6 逆 变 器 交 流 电 路 型 等 值 电 路假 定 逆 变 桥 为 理 想 三 相 半 桥 式 逆 变 电 路 ,采用 正 弦 波 宽 调 制 ( SPWM )。 稳 态 情 况 下 ,光 伏 电站 并 网 点 的 有 功 功 率 Pg 与 光 伏 电 池 阵 列 的 输 出功 率 PPV相 等 。 通 过 逆 变 桥 和 交 流 电 路 可 以 得 到光 伏 电 站 并 网 点 的 无 功 功 率 8 Qg = 3Ug U iz12sin ( - g

22、 - 12 ) -Ugz12 sin 12 -Ugz23 sin 23 (6)式 中 Pg、 Qg 光 伏 电 站 注 入 并 网 点 的 三 相 有 功 功 率和 无 功 功 率 ;U i 逆 变 桥 输 出 交 流 电 压 ;Ug 光 伏 电 站 并 网 点 电 压 。由 式 (6)得 知 ,光 伏 电 站 并 网 节 点 的 无 功 功率 与 该 点 电 压 关 系 密 切 。 光 伏 电 站 并 网 后 将 影 响电 网 功 率 和 电 压 分 布 ,而 电 网 电 压 分 布 的 变 化 又会 改 变 光 伏 电 站 并 网 节 点 的 无 功 功 率 。 基 于 这 一特 点 ,本

23、 文 考 虑 交 替 求 解 电 网 潮 流 和 光 伏 电 站 无功 功 率 。 含 光 伏 电 站 的 发 输 电 系 统 潮 流 计 算 流 程如 图 7所 示 。图 7 含 光 伏 电 站 的 发 输 电 系 统 潮 流 计 算 流 程 图2 光 伏 电 站 的 故 障 停 运 分 析2. 1 光 伏 电 池 阵 列 故 障 特 性光 伏 电 池 阵 列 是 通 过 光 伏 组 件 串 、 并 联 而 成 ,因 此 其 故 障 特 性 较 为 特 殊 。当 1个 光 伏 电 池 组 件 发 生 故 障 时 ,由 于 旁 路二 极 管 的 作 用 ,该 故 障 组 件 被 短 路 。 其

24、 所 在 并 联支 路 中 ,其 余 状 态 良 好 的 组 件 仍 然 能 够 正 常 工 作 。故 障 组 件 虽 然 停 运 ,但 不 会 进 入 检 修 状 态 ,必 须 等到 该 并 联 支 路 退 出 阵 列 运 行 后 ,故 障 组 件 才 开 始检 修 。 因 此 光 伏 组 件 故 障 与 其 他 元 件 故 障 的 不 同之 处 在 于 ,其 故 障 状 态 有 可 能 被 保 持 ,即 元 件 故 障之 后 需 要 等 到 所 在 并 联 支 路 满 足 切 除 判 定 条 件 后才 开 始 检 修 。张 轶 ,等 光 伏 电 站 并 网 对 电 网 可 靠 性 的 影

25、响 0703对 于 单 个 光 伏 组 件 可 以 采 用 两 状 态 模 型 ,即正 常 运 行 状 态 和 故 障 运 行 状 态 ,已 知 故 障 率 为 ,修 复 率 为 。 当 第 i条 并 联 支 路 满 足 切 除 判 定 条件 退 出 系 统 运 行 时 ,所 需 要 的 检 修 时 间 tr 应 当 保证 该 支 路 所 有 故 障 元 件 全 部 检 修 完 毕 ,设 tij为 第 i条 支 路 第 j个 光 伏 组 件 的 检 修 时 间 ,非 故 障 组 件的 检 修 时 间 为 0,则 退 出 运 行 支 路 的 检 修 时 间tr = max( tij ) (0 U

26、0 i = 1, 2, , N ss (14)式 中 U0 单 个 光 伏 电 池 组 件 所 能 承 受 的 最 大 耐 受 电压 ;i 该 并 联 支 路 中 故 障 停 运 的 光 伏 电 池 组 件 数量 。条 件 1保 证 了 光 伏 电 池 组 件 的 电 压 运 行 在 安全 范 围 内 。 当 正 常 运 行 的 故 障 光 伏 电 池 组 件 端 电压 大 于 最 高 耐 受 电 压 时 ,所 在 并 联 支 路 退 出 运 行 ,防 止 光 伏 电 池 组 件 被 击 穿 。(2) 条 件 2PjP pv j = 1, 2, , N pp (15)式 中 P PV 包 含

27、故 障 组 件 的 整 个 光 伏 电 池 阵 列 输 出功 率 ;Pj 一 条 并 联 支 路 的 输 出 功 率 。条 件 2主 要 针 对 多 个 故 障 组 件 集 中 于 一 条 并联 支 路 的 情 况 。 当 故 障 组 件 所 在 并 联 支 路 对 整 个光 伏 电 池 阵 列 输 出 功 率 达 不 到 设 定 的 贡 献 率 时 ,应 当 退 出 运 行 ,对 故 障 组 件 进 行 检 修 。(3) 条 件 3P pvPpv C0 (16)条 件 3主 要 针 对 多 个 故 障 组 件 较 平 均 地 分 布于 各 条 并 联 支 路 的 情 况 ,该 情 况 极 有

28、 可 能 导 致 满足 条 件 1和 2,但 是 却 造 成 整 个 光 伏 电 池 阵 列 输出 功 率 低 下 。 因 此 ,当 包 含 故 障 组 件 的 光 伏 电 池阵 列 输 出 功 率 与 其 正 常 工 作 时 的 输 出 功 率 的 比 值小 于 设 定 值 C0 时 ,即 考 虑 切 除 含 较 多 故 障 组 件 的0704 2010, 38 (5)并 联 支 路 。2. 3 光 伏 电 站 与 常 规 机 组 联 合 运 行 的 约 束 条 件对 于 常 规 发 电 机 组 ,也 采 用 两 状 态 模 型 ,即 正常 运 行 状 态 和 故 障 停 运 状 态 。 一

29、 般 情 况 下 ,认 为机 组 故 障 彼 此 独 立 。 光 伏 电 站 与 常 规 机 组 并 联 运行 的 系 统 如 图 8所 示 。图 8 光 伏 电 站 /常 规 发 电 机 组 联 合 运 行 系 统光 伏 电 站 接 入 电 网 后 ,整 个 发 电 系 统 (包 括光 伏 电 站 和 常 规 机 组 )的 总 有 功 功 率 与 系 统 总 负荷 相 平 衡 ,当 系 统 供 电 不 足 时 应 当 切 除 部 分 负 荷 。假 设 系 统 装 有 m 台 常 规 机 组 ,则 有mi =1PCGi + PPV = PLD - PD F (17)式 中 PCGi 第 i台

30、常 规 机 组 出 力 ;PPV 光 伏 电 站 出 力 ;PLD 系 统 负 荷 有 功 功 率 ;PD F 切 负 荷 功 率 。太 阳 辐 照 度 和 环 境 温 度 的 随 机 波 动 性 会 对 系统 供 电 可 靠 性 和 电 能 质 量 产 生 影 响 ,并 网 光 伏 电站 相 当 于 一 个 具 有 随 机 性 的 扰 动 源 。 为 此 ,在 实际 运 行 中 ,需 要 限 制 系 统 中 的 光 伏 发 电 穿 透 功 率 。光 伏 发 电 穿 透 功 率 是 指 运 行 中 的 光 伏 电 站 输出 功 率 与 系 统 负 荷 的 比 值 ,光 伏 电 站 的 输 出

31、功 率要 受 到 系 统 能 接 受 的 穿 透 功 率 极 限 的 约 束 ,定 义光 伏 发 电 穿 透 功 率 极 限 为 :在 满 足 一 定 技 术 指 标前 提 下 接 入 系 统 的 最 大 光 伏 电 池 容 量 与 系 统 最 大负 荷 的 比 值PPV ( PLD - PD F ) (18)式 中 光 伏 电 池 穿 透 功 率 极 限 值 。将 式 (18)代 入 式 ( 17)得 到 光 伏 电 站 输 出 功率 与 常 规 发 电 机 组 输 出 功 率 的 关 系PPV mi =1PCGi1 - (19)实 际 运 行 中 ,为 保 证 供 电 的 连 续 性 和

32、可 靠 性 ,按 式 (19)将 光 伏 电 站 输 出 功 率 限 制 在 总 负 荷 的某 个 比 例 之 内 。2. 4 光 伏 电 站 的 序 贯 蒙 特 卡 罗 仿 真蒙 特 卡 罗 抽 样 法 是 一 种 通 过 随 机 变 量 的 数 学模 拟 和 统 计 分 析 求 取 工 程 技 术 问 题 近 似 解 的 数 值方 法 。 由 于 光 伏 发 电 的 随 机 性 以 及 太 阳 辐 照 度 随时 间 连 续 变 化 的 特 点 ,采 用 序 贯 蒙 特 卡 罗 方 法 仿真 能 够 较 好 地 模 拟 光 伏 电 站 实 际 运 行 状 况 。序 贯 蒙 特 卡 罗 仿 真

33、 含 光 伏 电 站 的 发 输 电 系 统可 靠 性 基 本 思 想 如 下 :(1) 将 1年 分 为 8 736 h区 间 ,假 定 每 h区 间内 的 光 照 条 件 不 变 。 确 定 抽 样 时 刻 太 阳 辐 照 度 和环 境 温 度 ,输 入 原 始 数 据 ;(2) 对 光 伏 电 站 中 所 有 光 伏 电 池 组 件 的 状 态进 行 独 立 抽 样 ,参 照 光 伏 电 池 阵 列 故 障 组 件 3个切 除 判 定 条 件 ,确 定 需 要 切 除 的 并 联 支 路 数 ,从 而由 式 (1)得 到 光 伏 电 站 输 出 的 有 功 功 率 。 对 每 台常 规

34、机 组 的 状 态 进 行 独 立 抽 样 ,得 到 常 规 机 组 和光 伏 电 站 联 合 运 行 的 总 有 功 出 力 ,进 行 系 统 潮 流计 算 ;(3) 在 考 虑 系 统 约 束 条 件 和 穿 透 功 率 极 限 约束 的 前 提 下 ,判 定 系 统 运 行 状 态 。 统 计 整 个 发 输电 系 统 的 电 力 不 足 时 间 期 望 值 LOL E、 电 量 不 足 期望 值 EENS等 可 靠 性 指 标 ,对 系 统 进 行 可 靠 性 评估 。含 光 伏 电 站 的 发 输 电 系 统 可 靠 性 计 算 流 程 如图 9所 示 。3 算 例 分 析本 文 以

35、 IEEE 14节 点 系 统 为 算 例 ,如 图 10所示 , 1、 2、 3、 6号 节 点 上 接 有 常 规 发 电 机 组 ,取 1号节 点 为 整 个 测 试 系 统 的 平 衡 节 点 ,去 掉 8号 节 点的 发 电 机 ,将 容 量 为 70 MW的 光 伏 电 站 接 在 该 节点 上 。 系 统 总 负 荷 为 321. 8 MW ,假 设 各 时 段 负荷 大 小 不 变 ,采 用 基 于 序 贯 蒙 特 卡 罗 仿 真 算 法 ,按照 2. 4节 所 述 流 程 ,通 过 MATLAB编 程 ,进 行 常规 机 组 与 光 伏 电 站 联 合 运 行 的 发 电 系

36、 统 可 靠 性 计算 。假 设 现 场 太 阳 辐 照 度 在 0 1. 3 kW /m2 之 间均 匀 变 化 , SRC条 件 下 的 光 伏 电 池 组 件 模 型 参 数为 : Iph = 4. 084 A, Id = 70. 08 A, A KTp = 0. 039 2,Rs = 0. 005 3 , Rsh = 2. 750 ,逆 变 器 交 流 电 路 模型 参 数 为 : z12 = 0. 89 , z13 = 91. 29 , z23 = 12. 46 , 12 = 87. 09 , 13 = - 65. 89 , 23 = - 82. 50 ,逆 变 器 容 量 取 光

37、伏 阵 列 容 量 的 1. 5倍 。3. 1 不 同 穿 透 功 率 系 数 对 系 统 可 靠 性 分 析张 轶 ,等 光 伏 电 站 并 网 对 电 网 可 靠 性 的 影 响 0705图 9 含 光 伏 电 站 的 发 输 电 系 统 可 靠 性 计 算 程 序 流 程图 10 IEEE 14转 化 测 试 系 统保 持 年 最 大 负 荷 不 变 ,重 点 分 析 该 系 统 在 装机 容 量 不 变 且 穿 透 功 率 不 断 增 大 时 的 可 靠 性 指标 ,结 果 如 表 1所 示 。表 1 不 同 穿 透 功 率 系 数 下 系 统 可 靠 性 计 算 结 果穿 透 功率

38、系 数LOLE/h a - 1EENS/MW h a - 1光 伏 电 站 发 电 量/MW h a - 10. 05 11. 82 248. 79 45 131. 50. 10 9. 64 198. 13 73 265. 460. 15 8. 45 164. 94 92 805. 710. 20 7. 61 153. 03 100 522. 85可 见 ,穿 透 功 率 系 数 的 增 加 对 系 统 可 靠 性 有明 显 改 善 作 用 。 随 着 穿 透 功 率 系 数 的 增 大 ,即 光伏 电 站 出 力 不 断 增 长 ,整 个 系 统 的 停 电 风 险 迅 速下 降 。 当 穿

39、 透 功 率 系 数 达 到 0. 18后 ,穿 透 功 率 系数 的 增 长 对 系 统 的 可 靠 性 影 响 呈 现 “饱 和 “迹 象 ,新 增 加 的 光 伏 电 站 有 功 出 力 对 系 统 可 靠 性 的 贡 献增 量 越 来 越 小 。 结 果 说 明 ,含 光 伏 电 站 的 发 输 电系 统 中 需 要 有 足 够 容 量 的 常 规 机 组 来 保 证 整 个 系统 的 供 电 可 靠 性 ,在 充 分 利 用 太 阳 能 的 同 时 需 要根 据 可 靠 性 和 经 济 性 综 合 指 标 优 化 光 伏 电 站 的 容量 。3. 2 不 同 的 故 障 光 伏 组

40、件 切 除 方 案 对 可 靠 性 的影 响假 定 穿 透 功 率 为 0. 15,保 持 年 最 大 负 荷 不 变和 总 装 机 容 量 不 变 ,考 察 故 障 光 伏 组 件 的 不 同 切除 方 案 对 系 统 可 靠 性 指 标 的 影 响 。 方 案 一 为 根 据判 定 条 件 切 除 故 障 ;方 案 二 为 光 伏 组 件 故 障 后 其所 在 并 列 支 路 立 即 退 出 运 行 ,对 故 障 光 伏 组 件 进行 检 修 。 两 种 故 障 切 除 方 案 对 系 统 可 靠 性 指 标 的差 别 如 表 2所 示 。表 2 故 障 阵 列 切 除 方 案 下 系 统

41、 可 靠 性 指 标可 靠 性方 案LOLE/h a - 1EENS/MW h a - 1光 伏 电 站 发 电 量/MW h a - 1方 案 一 8. 45 164. 94 92 805. 71方 案 二 8. 92 187. 35 84 015. 69从 上 述 可 靠 性 指 标 计 算 结 果 看 出 ,方 案 一 明显 优 于 方 案 二 ,表 明 采 用 本 文 所 提 出 的 判 定 条 件分 析 指 导 故 障 光 伏 组 件 检 修 ,能 够 改 善 光 伏 电 站接 入 系 统 后 的 可 靠 性 ,增 加 光 伏 电 站 的 平 均 年 发电 量 ,提 高 其 运 行

42、的 经 济 性 。3. 3 太 阳 辐 照 度 对 含 光 伏 电 站 的 发 输 电 系 统 的可 靠 性 影 响太 阳 辐 照 度 是 决 定 光 伏 电 站 出 力 大 小 的 重 要因 素 之 一 。 考 察 不 同 辐 照 度 对 并 网 光 伏 系 统 可 靠性 的 影 响 ,辐 照 度 在 0. 3 1. 2 kW /m2 之 间 变 化 ,保 持 年 最 大 负 荷 不 变 和 总 装 机 容 量 不 变 ,结 果 如表 3所 示 。表 3 不 同 辐 照 度 下 可 靠 性 指 标平 均 辐 照 度/kW m - 2LOLE/h a - 1EENS/MW h a - 1光 伏

43、 电 站 年 发 电 量/MW h a - 10. 3 12. 28 298. 37 32 501. 210. 6 10. 02 233. 57 60 509. 620. 9 8. 87 198. 42 79 828. 351. 2 8. 03 158. 79 93 047. 85可 见 ,太 阳 辐 照 度 对 含 光 伏 电 站 的 发 输 电 系统 的 可 靠 性 影 响 较 大 。 对 于 相 同 容 量 的 光 伏 电 站而 言 ,平 均 辐 照 度 越 大 ,光 伏 电 站 的 年 发 电 量 就 越多 ,并 网 后 的 对 系 统 可 靠 性 的 提 高 也 越 显 著 。 辐照

44、 度 的 大 小 与 光 伏 电 站 的 选 址 密 切 相 关 ,因 此 ,光0706 2010, 38 (5)伏 电 站 的 选 址 对 于 整 个 含 光 伏 电 站 的 发 输 电 系 统的 可 靠 性 和 经 济 性 有 着 重 大 影 响 。4 结 语根 据 光 伏 电 池 阵 列 等 值 电 路 ,推 导 光 伏 电 站的 输 出 功 率 关 系 式 。 针 对 光 伏 电 站 发 出 的 无 功 功率 与 接 入 点 电 压 关 系 以 及 光 伏 电 站 的 故 障 特 性 ,交 替 求 解 光 伏 电 站 的 无 功 功 率 和 电 网 潮 流 ,并 提出 故 障 光 伏

45、电 池 组 件 的 切 除 条 件 。 可 靠 性 计 算 结果 表 明 ,在 保 持 装 机 容 量 不 变 的 情 况 下 ,含 光 伏 电站 的 发 输 电 系 统 的 可 靠 性 有 了 一 定 改 善 ,而 太 阳辐 照 度 、 故 障 光 伏 电 池 组 件 切 除 方 案 也 会 对 系 统的 可 靠 性 产 生 较 大 影 响 。 因 此 ,光 伏 电 站 的 选 址对 于 整 个 系 统 的 可 靠 性 和 经 济 性 有 着 重 大 影 响 ,而 本 文 所 提 出 的 判 定 条 件 分 析 指 导 故 障 组 件 检修 ,能 够 改 善 光 伏 电 站 接 入 发 输

46、电 系 统 后 的 可 靠性 ,增 加 光 伏 电 站 的 平 均 年 发 电 量 ,提 高 其 运 行 的经 济 性 。参 考 文 献 : 1 赵 争 鸣 ,刘 建 政 . 太 阳 能 光 伏 发 电 及 其 应 用 M . 北 京 :科 学 出 版 社 , 2005. 2 陈 闽 江 . 光 伏 发 电 系 统 的 蒙 特 卡 罗 序 贯 仿 真 和 可 靠 性 分析 D . 安 徽 :合 肥 工 业 大 学 , 2004. 3 ZAHEDL A. development of an electrical model for a PV /battery system for perform

47、ance p rediction J . Renewable En2ergy, 1998, 15 (1) : 5312534. 4 IKEGAM I T, MACAONO T, et al. Estimation of equivalentcircuit parameters of PV module and its app lication to op timaloperation of PV system J . Solar Energy Materials 世 博 保 电 暨 迎 峰 度 夏 重 点 工 程 全 部 优 质 按期 完 成 ;构 建 应 急 管 理 机 制 和 预 案 体 系 ;强 化 设 备 安 全 防 护 ;完 成 世 博 会 及 迎 峰 度 夏 期 间 电 力 电 量 安 排 ;圆 满 完 成 世 博 会开 幕 式 和 开 园 仪 式 的 一 级 时 段 保 电 任 务 ;跨 省 电 力 交 易 平 台 运 行 更 加 稳 固 ,节 能 减 排 工 作 推 进 有 力 ;完 善 技 术 支 持 ,进 一步 提 升 电 网 风 险 防 控 能 力 ;做 好 防 台 防 汛 防 灾 工 作 ;加 强 网 厂 协 调 ,共 保 电 网 安 全 有 序 运 行 。 (本 刊 讯 )