某并网光伏电站谐波分析

张海生，田云飞，徐昊亮，余 泳，赵宇洋，徐慧慧，陈兆雁，靳攀润，刘正英，程紫运

（国网甘肃省电力公司经济技术研究院，兰州 730050）

某并网光伏电站谐波分析

张海生，田云飞，徐昊亮，余 泳，赵宇洋，徐慧慧，陈兆雁，靳攀润，刘正英，程紫运

（国网甘肃省电力公司经济技术研究院，兰州 730050）

本文对甘肃省国投敦煌10MW光伏电站并网运行引起的谐波问题进行分析和评估，将光伏电站并网模型在Matlab/Simulink上进行仿真研究，得出谐波电流、谐波电压对电网的影响。

并网运行；仿真；谐波电压；谐波

1 引言

常见的光伏电源对配电网电能质量的影响主要有电网电压和谐波污染[1]。电网电压的影响主要表现在：一是对系统电压稳态的影响。传统的集中式电源分配网络通常沿径向馈线方向，状态的稳态运行电压逐渐降低。光伏电源接入，减少了传输功率和光伏发电输出无功支持，馈线负荷节点电压升高。如果接入点容量较小，有利于提高系统末端电压和降低网损；如果接入点容量过大，会导致一些节点电压超标。配电网电压受影响的程度与光伏电源总容量大小和接入位置密切相关[1]。二是对系统电压波动的影响。电网电压的波动通常是由系统有功无功不平衡导致的。由于光伏电池的输出功率受温度、光照等天气因素影响较大，输出具有随机、不稳定的特点，故很难与当地负荷协调运行。当系统负荷波动，且光伏输出反向变化时，系统电压波动可能会加重，甚至可能造成系统电压闪变。光伏电池发出的直流电经过逆变器变成交流电，然后并入电网。采用电力电子元器件制作的变流器接入配电网完成调节和控制的方法与其他方法有较大区别，由于电力电子开关器件的频繁开断容易产生谐波分量，对电网造成很大的谐波污染[2]。

随着电力电子技术的快速发展，新的控制方法逐渐成熟，尤其是基于PWM逆变技术的一系列控制方法的涌现，逆变器的输出特性已大为改观，输出电能能基本满足电能质量的要求。

以敦煌10MW光伏并网工程[3]为例，分析光伏电站接入对电网谐波的影响。并且通过将光伏电站模型在Matlab/Simulink上仿真分析，得出谐波电压、谐波电流对电网的影响。

2 并网光伏电站产生的谐波分析

光伏电站在并网过程中，通过并网逆变器将直流电逆变成交流电，逆变器中的电力电子开关器件频繁开断易产生开关频率附近的谐波分量，对电网造成很大的谐波污染。

在电网中，若电压u(t)和电流i(t)都含有高次谐波分量，则分别可表示为：

式中，Uh，Ih分别为谐波电压、谐波电流；u(t)和i(t)具有相同的基波频率f1；ω1＝2πf1；h=1,2,3,…,N。通过对电压、电流进行傅里叶分解，可求出电压、电流的谐波次数和谐波幅值。本文采用将光伏电站的并网模型应用Matlab/Simulink中的模块搭建，并进行仿真分析电压、电流的谐波含量。

2.1 谐波电流分析[4,5]

根据国投敦煌10MW光伏电站内电池的联结方式，计算出光伏电站运行过程中产生的各次谐波的最大注入电流如表1所示。

国投敦煌光伏电站接入的公共连接点为敦煌35kV母线，经计算，敦煌变35kV母线短路容量为421.5MVA，和基准短路容量进行折算可得到敦煌变35kV母线注入谐波电流允许值。国投敦煌光伏电站容量为10MW，敦煌变主变容量为（20+31.5）MVA，根据容量分配可以得到国投敦煌光伏电站谐波电流注入的允许值。通过对比GB14549-93《电能质量公用电网谐波》5.1规定的注入公共连接点谐波电流允许值可知，国投敦煌10MW光伏电站各次谐波电路注入中，19次谐波电流超出标准规定的限值，其他各次谐波电流满足要求。

2.2 谐波电压分析

根据表1给出的谐波数据，分析国投10MW光伏电站谐波电流注入电网后对系统电压的影响，同时也考虑了中广核10MW光伏电站的影响。图1和图2分别为敦煌35kV母线、敦煌110kV母线电压和谐波电压含有率。

表1 国投敦煌10MW光伏电站运行过程中产生的最大谐波电流以及谐波电流允许值

通过对比GB/T14549-1993《电能质量公用电网谐波》所要求的不同电网电压等级下的谐波电压的极值可知，各次谐波电压含有率都没有超出标准规定的限值，总的谐波电压含有率分别为1.68%和0.15%，也没有超出标准规定值。

图1 敦煌35kV母线电压曲线和谐波电压含有率

图2 敦煌110kV母线电压曲线和谐波电压含有率

3 结束语

本文对国投敦煌10MW光伏电站并网运行引起的谐波问题进行了分析和评估。搭建Matlab/ Simulink仿真模型来分析并网光伏电站的谐波电压、电流。计算分析结果表明：国投敦煌10MW光伏电站各次谐波电路注入中，19次谐波电流超出标准规定的限值，其他各次谐波电流均满足要求。敦煌35kV母线和敦煌110kV母线各次谐波电压含有率都没有超出标准规定的范围，总的谐波电压含有率也没有超出标准规定的限值。

[1] 姚致清，张茜，刘喜梅．基于PSCAD／EMTDC的三相光伏并网发电系统仿真研究．电力系统保护与控制，2010,38(17):77-81

[2] 张峥．单相光伏并网发电系统的研究与改进[D]．西安理工大学，2010

[3] 敦煌电网2008年度运行方式[R]．敦煌市电力局，2009

[4] 韦钢，吴伟力．分布式电源及其并网时对电网的影响[J]．高电压技术，2007(8)

[5] 张国荣，张铁良等．具有光伏并网发电功能的统一电能质量调节器仿真[J]，中国电机工程学报，2007，27(14):82-86

Radware与内容交付网络提供商签订合作协议

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第一线集团打造“凤鸣岐山”的2017年

2月23日，大中华区ICT领先的电信中立网络服务提供商第一线集团在北京举行第一线2017年“凤鸣岐山”新春传媒午宴，集团创办人及行政总裁文立先生出席，在回顾了公司2016年的工作亮点之后，还介绍了公司今年的发展方向。文立先生表示，第一线2016年在营收、税息折旧及摊销利润（EBITDA）、纯利等方面实现增长，均创集团创业以来的新高。公司去年成果丰硕，已在大中华区的主要城市建立每秒达一万兆的骨干环，并计划在美国硅谷及德国法兰克福建立另外两个网络节点，将为集团在未来扩充互联网及网络节点至59个城市。

2017年是中国传统的鸡年，按照每年的惯例，第一线将“凤鸣岐山”作为公司今年的励志口号。文立说，在2017年，公司将再接再厉，主要发展策略集中在两个方面：一是打造更高效的互联网接入（Internet Access）；二是实现更高性能及更高速的云连接。据悉，集团于2016年荣获多项业界殊荣，包括“家庭友善雇主奖励计划”、“大中华区ICT服务提供商年度卓越大奖”、集团创办人及行政总裁文立先生荣获“安永企业家奖2016中国”等。此外，文立先生自2014年起以天使投资者身份，为初创企业提供支持，至今已协助多家初创企业能独当一面。

Harmonic Analysis of the Grid - Connected Photovoltaic Power Station

Zhang Haisheng, Tian Yunfei, Xu Haoliang, Yu Yong, Zhao Yuyang, Xu Huihui, Chen Zhaoyan, Jin Panrun, Liu Zhengying, Cheng Ziyun
(Gansu Electric Power Economy & Technology Research Institute, Lanzhou, 730050)

This paper analyzes and evaluates the harmonic problems caused by the grid operation of Dunhuang 10MW PV power plant in Gansu Province. The simulation study of the grid - connected model of PV power plant on Matlab / Simulink shows the effect of harmonic current and harmonic voltage on the grid.

grid operation; simulation; harmonic voltage; harmonic

10.3969/J.ISSN.1672-7274.2017.03.009

U223.6+3文献标示码：A

1672-7274（2017）03-0032-03

张海生，男，1989年生，硕士研究生，研究方向为电力系统规划。