光伏渗透率对船舶光伏系统电能质量的影响(3)
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【关键词】
【摘要】与并网光伏切入时的电网电压和频率波动有所区别,光伏离网切出过程在发电机组励磁机和调速系统调控后出现较大的正向反弹,且随着光伏渗透率的增加
与并网光伏切入时的电网电压和频率波动有所区别,光伏离网切出过程在发电机组励磁机和调速系统调控后出现较大的正向反弹,且随着光伏渗透率的增加,电压、频率波动峰值均呈增长趋势,电压、频率均在并网光伏后0.4 s(即A、B处)出现第一摆波动峰值,船舶电网的电压偏差和频率偏差也呈现增长趋势,如表1所列。
光伏渗透率/%最大瞬时电压偏差/%切入切离电压恢复时间/s最大瞬时频率偏差/%切入切离频率恢复时间/—0.16—
上述算例仿真结果显示:
1)柴电独自带载阶段(阶段1、6),船舶电网稳态电压偏差为0.37%,稳态频率偏差为0.16%;
2)并网光伏后,瞬态电压偏差和瞬态频率偏差随并网光伏功率的增加而不断增大,当光伏渗透率达到50%时,瞬态电压偏差和瞬态频率偏差分别达到4.01%和3.14%;
3)在光伏发电系统切离船舶电网时,瞬态电压偏差和瞬态频率偏差普遍小于算例1的并网光伏切入过程;
4)在光电-船电并网运行带载阶段,稳态电压偏差与光伏渗透率成正比。值得注意的是:当渗透率为6.25%时,稳态电压偏差为0.17%,与阶段1相比,降低了0.2%。此时,并网光伏运行在一定程度上改善了整个船舶电网的电压质量;而当渗透率增至50%时,稳态电压偏差增至1.52%,并网光伏运行的对于船舶电网电压质量负面影响作用显现出来,而稳态频率偏差虽然与阶段1相比出现较小幅度的增长,但能够稳定在(0.)%范围内,不随光伏渗透率的增加而变化。
4.3谐波分析
在算例1和算例2的仿真计算中,将8个不同等级渗透率的光伏发电系统与船舶电力系统并网稳定运行,船舶电网最大电压谐波含量、最大电流谐波含量、电压总畸变率和电流总畸变率4个指标均不受并网光伏渗透率的影响,且其值与船舶电力系统仅由柴油发电机组供电时的参照值相差较小,说明光伏逆变系统中的LC滤波器运行起到了对逆变谐波的有效抑制作用。然而,8个不同等级渗透率光伏系统的并网切入和离网切出过程对上述4个指标则产生了较大的影响作用,谐波含量和畸变率均表现为随渗透率增加而提高的趋势,且同一算例中的最大谐波含量与总畸变率相差较小,如图6所示。进一步分析仿真算例结果,可以发现:
1)纯柴电船舶电力系统电网谐波特征指标HR,maxv、HR,maxi、vTHD和iTHD分别为0.50%、0.53%、0.74%和0.70%;
2)当并网光伏运行的渗透率提升至39.63%时,并网稳态运行条件下vTHD达到中国船级社《船规》所规定的5%上限值(其他3个指标未予明确);
3)渗透率进一步提升至50%时,算例1中上述4个电能质量参数分别为4.39%、4.41%、5.96%和5.98%,而算例2中上述4个电能质量参数则分别为4.13%、4.27%、5.89%和6.02%,均为纯柴电船舶电力系统谐波特征指标的8~9倍,表明高渗透率条件下运行的光电-船电并网电力系统电能质量已显著恶化。
图6 谐波指标参数变化曲线Fig.6 Curves of harmonic parameters
5 结论
1)随着光伏渗透率的提升,光伏发电系统并/离网瞬间,光伏系统电能的汇入对船舶电力系统电能质量参数产生负面影响,表现为:系统电压偏差增幅结果3.64%,频率偏差增幅2.98%,而最大单次电压谐波含量增幅3.89%,最大单次电流谐波含量增幅3.88%,电压总畸变率增幅5.22%,电流总畸变率增幅5.32%;
2)在相同光伏渗透率下,光伏发电系统并网光伏切入和离网切出对船舶电网谐波的影响程度相差不大,但并网光伏切入对船舶电网电压偏差和频率偏差影响显著强于光伏离网切出过程;
3)随着光伏渗透率的提升,船舶电网电压偏差和频率偏差存在一定的增长趋势,但均在中国船级社对分布式电源并入船舶电网的电能质量要求范围以内;
4)当光伏渗透率超过39.63%时,系统电压谐波总畸变率达到5%临界值;而当光伏渗透率上升到50%,电网最大谐波含量更达到纯柴电供电系统的8.5倍,光伏电能的并入对系统电能质量的影响严重超标。
进一步探讨,除光伏渗透率因素外,并网光伏接入位置、柴油发电机组的启停、船用负荷等级以及系统短路故障等因素均会对光伏系统与船舶电力系统并网运行过程中的电能质量产生影响,相关的理论问题将在今后的研究工作中逐步展开。
文章来源:《船舶工程》 网址: http://www.cbgczzs.cn/qikandaodu/2021/0418/468.html