逆变器对于提升电网品质的帮助
并维持离线状态若干分钟,很明显现在的这种方式是一种更佳的应对策略。
图7的测试结果表明,光伏逆变器能够显著地提升"不良电网"的电压稳定性。在该测试中,电网模拟器设置为比较弱的电源,其输出电流每隔5秒就会被进一步的限制,目的是逐步降低该测试平台的发电/负荷比率,以使得系统电压稳步降低(比如在偏远地区的不良电网环境)。这样我们可以测出逆变器的无功电压支撑能力。图7 展示了3种场景:逆变器电压支撑开启在3%斜率(绿色轨迹),电压支撑开启在1%斜率(橙色轨迹),以及电压支撑关闭(蓝色轨迹)。
图7 逆变器在欠压时的电压支撑
当电压支撑处于开启状态,电网电压跌落至98%以下时(约第五秒),逆变器立即提升其无功输出,抬升系统电压。测试数据很清楚地表明了采用电压支撑技术的光伏逆变器的好处,系统电压能够被维持在偏离标准值5%以内。
而在过电压的情况下,逆变器则以相反的方式应对,能够减少过电压的效果(比如断开负载时会发生的情况)。图8展示了这种测试的波形图。
图8 逆变器在过压时的无功支撑
对于图7和图8的测试项目,我们是通过该逆变器提供的通讯方式(例如通过串口、蓝牙等接口),将其设置为如下的参数并启用电压支撑功能:
- 无功支撑:最大50%满功率
- Q/V梯度: 0% (没有无功), 1%, 以及 3% (该梯度是定义无功功率与电压的关系)
在图8的测试开始之前,电网模拟器的电压是被设置为标准值的120%,但是其允许输出电流是受限的,因此负载会将电网电压拉低至所需的标称值。在测试过程中,电网模拟器的输出电流限值每隔5秒就会被手动地抬升一次,来模拟提升发电/负荷比率的情况,从而使得系统电压稳步升高,用于检测逆变器的电压支撑功能。与之前的测试相同,图8也展示了三种场景:逆变器电压支撑开启在3%斜率(绿色轨迹),电压支撑开启在1%斜率(橙色轨迹),以及电压支撑关闭(蓝色轨迹)。当电压升高至超过102%(第5秒钟过一点点),逆变器立即从系统中吸收无功功率,从而帮助系统电压稳定下来。显而易见这样的应对是得到了更好的效果,否则当不启用电压支撑功能时电网电压是被大幅抬升至120%标准值。
作为这种低压/高压支撑功能的一部分,高级逆变器可以调整其功率因子。如图9所示,逆变器根据其功率输出来调整功率因子,在本例中其功率因子从60%输出功率时的1.00变化到了80%输出时的0.8。
图9 逆变器的动态电压(功率因子)支撑
结论
以上测试的结果表明,如果我们将逆变器的这种高级功能的要求加入IEEE1547和加州Rule 21中,这将能够帮助电网更好的运行,提高电力系统的稳定性。
有一些IEC标准委员会以及某些具有高光伏装机量的国家的全国委员会,已经要求逆变器提供这些高级功能,以帮助提升公共电网的电能质量。
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