所謂電壓超限,在光伏應用領域,一般是根據安規要求,并網逆變器必須要在規定的電網電壓范圍內工作,并能實時檢測且與電網電壓同步,若該電壓值超出安規要求范圍,逆變器必須跳脫,以停止工作,來確保設備和操作人員安全。(注:中國安規電壓范圍—187V~242V)
下面我們結合實際案例來說明:
案例介紹
合肥某農戶已安裝使用GW4600-DS,具體情況如下:
目前所在村莊電壓不穩定(中午255V左右,下午240V左右);
變壓器距離此戶較遠,變壓器出線是25平方,到達村莊分支連接用戶接線則為10平方的鋁線;機器經常會出現報錯“Vac Failure”(電網電壓超限,以下簡稱Vac)。
原因分析
由于逆變器至電網并網點之間的線纜過細、過長或者存在纏繞,導致在電網電壓正常的情況下,逆變器AC端子側的電壓過高,逆變器顯示“Vac Failure”。
此案例主要因電壓不穩定引起:高功率輸出->大電流輸出->高的電壓抬升
那為何功率提升,測量電壓值,電壓抬升很高?
以當前電壓 U初= 250V,P初= 1000W為例,
根據I = P/U,則I初= 1000W/250V= 4A,
當機器功率P上升至2000W,根據I = P/U,則電流升高至8A,
根據公式U=I*R(電阻R值與線材長度和線材材質有關),I抬升,壓降△U迅速抬升,導致U迅速升高。
當電壓U超過安規電壓范圍時,逆變器停止并網并產生報錯。
由此可以得出結論,中國很多電網處于待升級階段、變壓器距離并網點較遠,并網點電壓本身偏高,這是光伏應用中遇到Vac問題最本質的原因,并非逆變器導致。
結合項目可調整的因素,我們給出如下解決方案:
解決方案 1
為光伏電站選擇合適線徑的電纜,減少線損;(傳送門:如何為光伏電站選擇合適的電纜)
2
通過檢查逆變器到并網點之間的 線纜是否過長或者有纏繞,以縮短逆變器到并網點的距離,減少線損;
3
主要措施—電網改造,涉及傳輸線路拓寬,以及變壓器容量提升;
4
臨時方案—跟逆變器廠家溝通,并得到電網公司許可后,修改逆變器默認的安規電壓范圍;
5
從分布式光伏應用的本質看解決—讓光伏系統自發自用為主,或者說,提高自用比例,減少電力傳輸損耗。
無獨有偶,在光伏發展較快,電力較發達的歐美國家,同樣也會在偏遠地區普遍遇到這樣的問題,那他們是怎樣解決的呢?
國際對策
英國
臨時方案—按照標準安裝完成后,DNO(英國配電運營商)會進行并網檢測,該機構首先要求逆變器在安規要求的范圍內工作,如果無法正常工作產生Vac的問題,可以允許調整逆變器輸出電壓的范圍,調整到到逆變器正常運行后再對并網點電壓進行檢測,檢測通過后允許并網運行,此后逆變器輸出電壓范圍不得再做任何更改。
發展儲能應用—現有系統加裝儲能,促進光伏發電更多自用。
澳洲
按照標準安裝完成后,電力公司Ergon、Energex會進行并網檢測,首先要求逆變器在安規要求的范圍內工作,如果無法正常工作產生Vac的問題,可以允許在255V內調整逆變器輸出電壓的范圍,若超過255V則不可更改而無法通過并網驗收。
發展儲能應用—推出儲能補貼政策。
德國
最早提出提高自用比例、光伏發電有功功率可調等要求,并最早給出儲能補貼,鼓勵自發自用。
小結
Vac是全球普遍存在和面臨的問題;
電網結構的改造和優化是全世界的主題;
學習國外先進國家應對Vac的臨時方案,能夠更好的促進光伏系統順利并網;
光伏+儲能,是未來光伏應用的大趨勢,也是能源互聯網的基礎之一。
后續小固還會跟大家分享更多光伏系統常見問題以及實用的文章,請大家多多關注固德威太陽能學院。
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