IEA PVPS任务五旨在制定和验证建筑一体化及其他分布式光伏系统电网互联的技术要求,以实现光伏系统安全可靠且低成本地连接至公共电网。任务五包含三个子任务:
- 子任务10:回顾现有光伏电网互联指南、电网结构以及先前安装的光伏经验。通过调查,任务五总结了各参与国在配电系统方面的差异,并收集了有关逆变器和保护设备的实际特性,以及电网互联光伏系统的实际运行经验。
- 子任务20:关于电网互联和光伏系统配置各方面的理论研究。任务五确定了11个关键研究主题,包括谐波、交流模块、多逆变器与交流电网、设备接地、接地故障检测、过压保护、孤岛运行、电磁兼容性、外部断开、重合闸、隔离变压器和直流注入等。针对每个主题,任务五进行了理论分析,并撰写了详细的报告。
- 子任务30:使用六甲岛和/或其他测试设施进行实验测试。任务五在日本的六甲岛试验设施中进行了实际实验测试,涵盖了谐波、孤岛效应、光伏系统输出变化、交直流混合等方面,以展示并网问题的实际现象,并为子任务20的工作提供参考。
主要研究结论:
- 谐波问题:光伏系统产生的谐波可能会影响电能质量并造成设备损坏。随着并网光伏系统数量的增加,谐波问题需要进一步研究。
- 交流模块:交流模块的即插即用理念引发了电气安全机构和公用事业专家的多个疑问。如何将交流模块安全可靠地连接到网络上仍需解决。
- 多逆变器与交流电网:大量分散式光伏发电机接入低压配电系统时,可能导致客户端电压升高、反向功率流至高压电网、影响故障检测等问题。
- 设备接地:系统和设备接地的实践和要求因应用、国家之间以及有时在单个国家内部差异很大。需要根据具体情况选择合适的接地方式。
- 接地故障检测及光伏系统阵列禁用:需要解决可能由逆变器意外四象限运行、变压器绝缘故障或内部电路故障引起的反供电等问题,以适用于建筑一体化系统。
- 过压保护:可以通过合理设计光伏系统的接地结构来控制由感应雷击引起的过电压。
- 孤岛运行:理论研究显示,如果实施了基本的安全方法,孤岛效应只可能发生在非常特殊且不太可能的情况下。
- 电磁兼容性:光伏逆变器制造商必须确保其设备对外部电磁现象具有一定的免疫力,同时不得产生干扰其他电子设备的排放。
- 外部断开:建议研究其他解决方案,以替代在户外开关处隔离每一台设备的方案。
- 重合闸:重新闭合程序可能导致与逆相平行的条件,从而导致逆变器、负载、线路断路器和安装在公用电网上的变压器承受潜在的破坏性应力。
- 隔离变压器和直流注入:无变压器逆变器由于技术和经济优势,对于并网光伏系统的重要性日益增加。但需要解决直流电流对配电变压器运行的影响问题。
未来工作:
- 孤岛运行:进一步研究孤岛运行的检测和预防方法。
- 多重逆变器:研究大量并网光伏系统时可能产生的影响,并制定相应的对策。
- 光伏的电网容量:研究光伏系统对电网容量的影响,并提出相应的解决方案。
- 交流模块:进一步研究交流模块的并网问题,并制定相应的技术标准和规范。
- 光伏与私有化市场:研究光伏在私有化市场中的应用,并探索相应的商业模式。
- 对光伏电网互联指南的持续审查:根据技术发展和应用需求,持续审查和更新光伏电网互联指南。
- 光伏对低质量电网的互联:研究光伏与低质量电网的互联问题,并提出相应的解决方案。
- 高压直流布线:研究高压直流布线技术,以支持大规模光伏系统的并网。
- 对电气光伏系统设计的评估:评估电气光伏系统的设计方案,以确保其安全可靠性和经济性。
- 用于防止触电的各种保护方法:研究各种保护方法,以有效防止触电事故的发生。
- 过压保护和安全接地:研究过压保护和安全接地技术,以提高光伏系统的安全性。
- 接地故障检测:研究接地故障检测技术,以提高光伏系统的可靠性。
- 阵列禁用:研究阵列禁用技术,以保护光伏系统免受故障影响。
- EMI:研究电磁兼容性技术,以减少光伏系统对其他电子设备的干扰。
- 防雷保护:研究防雷保护技术,以提高光伏系统的抗雷能力。