35kV母線上的無功補償裝置

來源:投稿網(wǎng) 時間:2024-03-14 10:00:03

隨著人們對新能源長期探索的經(jīng)驗，開發(fā)利用太陽能資源可以有效緩解當前世界面臨的一系列能源短缺，更能減少環(huán)境污染，有利于生態(tài)環(huán)境的發(fā)展，促進資源回收，因此，可再生能源也將成為最理想的替代能源之一。太陽能光伏發(fā)電技術(shù)作為一種新型的太陽能資源利用技術(shù)，已逐步應(yīng)用于各行業(yè)，成為關(guān)鍵的研究對象。在未來的能源發(fā)展中，對太陽能光伏發(fā)電的研究是必不可少的[1]。

太陽能光伏發(fā)電相關(guān)概述。

原理分析

具體來說，太陽能光伏發(fā)電的原理是光生伏特效。因為太陽能電池在這個過程中會起到能量轉(zhuǎn)換的作用，當太陽光接觸到太陽能電池時，大部分功能都會被電池吸收，從而形成光生電子。在內(nèi)建電場的控制下，這種光生電子可能與空穴發(fā)生隔離反應(yīng)，經(jīng)過一段時間的積累，1號電荷中的隔離反應(yīng)會形成光生電壓。在光伏電力系統(tǒng)中，最重要的是發(fā)電元件，即太陽能電池板，其內(nèi)部材料屬性會直接影響甚至決定能量效率轉(zhuǎn)換的水平。以小型發(fā)電廠為例，另一側(cè)作為獨立發(fā)電系統(tǒng)，可在其閉路系統(tǒng)內(nèi)形成電路并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，可通過光伏數(shù)組接收太陽輻射的能量，然后通過高頻直流轉(zhuǎn)換為高壓直流電；逆變器后，輸出相同頻率的正弦交流電流[2]。

組成分析

第一個是太陽能電池板。與普通電池和可回收電池相比，太陽能電池具有更突出的環(huán)保優(yōu)勢，也是國家倡導(dǎo)的綠色產(chǎn)品。然而，太陽能電池板的使用將受到外部環(huán)境的影響，電池板的內(nèi)部材料將隨著時間的推移逐漸老化。目前，新型太陽能電池板上的涂層吸收能量較高。與傳統(tǒng)的普通太陽能電池板相比，陽光吸收率高達30%，其次是太陽能控制器。對于離網(wǎng)系統(tǒng)，需要配備電池，無論是組成還是應(yīng)用。特別是在光伏電池的能量轉(zhuǎn)換中，即使沒有負載，也需要加強對電能儲存和備用的控制[3]。當處于交流負載狀態(tài)時，需要將變換器轉(zhuǎn)換為直流電。在直流負載狀態(tài)下，太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)產(chǎn)生的電能不匹配。因此，在工作中需要增加對電流的控制。當處于交流負載狀態(tài)時，需要將變換器轉(zhuǎn)換為直流電源。第三，太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)產(chǎn)生的逆變器不匹配。逆變器的存在，一是可以將直流電流轉(zhuǎn)換為交流電流裝置，是光伏發(fā)電系統(tǒng)的重要組成部分，二是確保輸出功率能夠有效地滿足電網(wǎng)功率對電壓和頻率的指標要求。而且對逆變器的配置和安裝也有很高的要求，包括以下幾個方面，一是逆變器輸出正弦波電流；二是逆變器負荷和陽光變化大，不受外部環(huán)境干擾；三是逆變器可使光伏方陣在最大功率點工作；第四，逆變器具有體積小、可靠性小的優(yōu)點，更好地滿足并網(wǎng)光伏發(fā)電[4]的需求。

重要性

由于太陽能資源是一種非常豐富的自然資源，它在人們的日常生產(chǎn)和生活中起著非常重要的作用。為了最大限度地利用太陽能資源，近年來，許多專家學(xué)者對其進行了深入的研究。由于中國幅員遼闊，太陽能資源豐富，西部地區(qū)地形多樣，居民生活方式相對分散，這種客觀情況更有利于太陽能的吸收和利用。太陽能光伏發(fā)電具有一定的安全性和可靠性，不會對周圍環(huán)境產(chǎn)生一定的影響。因此，我國光伏技術(shù)發(fā)展迅速，形成了太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)零消耗、零污染、零排放狀態(tài)，也是市場上最豐富的綠色發(fā)電技術(shù)。

基于太陽能發(fā)電的光伏陣列電氣系統(tǒng)設(shè)計。

無功補償設(shè)計。

在該系統(tǒng)中，35kV的開關(guān)站將包括兩極電壓，其中0.8kV為變電站中的低壓側(cè)電壓，35kV為逆變期后太陽能電池板產(chǎn)生的高壓電壓。為了確保光伏發(fā)電系統(tǒng)在并網(wǎng)區(qū)域的電壓保持穩(wěn)定，也可以完成無功的當?shù)匮a償策略。因此，在35kV的母線上，通常安裝一個可調(diào)節(jié)的無功補償裝置。根據(jù)連接系統(tǒng)確定安裝的最終補償裝置類型和補償容量。無功補償裝置的安裝可以有效提高互聯(lián)網(wǎng)電能的質(zhì)量，更有效地降低壓降，提供系統(tǒng)的功率因素。因此，兩個12kV電容器和相應(yīng)的放電線圈將串聯(lián)在35kV母線的一段母線上，使用兩個相同參數(shù)的線圈進行二次纏繞，并可連接當系統(tǒng)出現(xiàn)問題時，兩個電壓會不同，導(dǎo)致跳閘和信號關(guān)閉，主電路可以更好地維護信號和電氣設(shè)備。

首先，輸入電容器設(shè)計。由于光伏電池陣列具有非線性電池的特性，光伏電池的輸出功率會隨著環(huán)境的變化而變化。如果輸入電容器，光伏電池的輸出電壓電流也會在開關(guān)中波動，并影響最大功率點的穩(wěn)定性。因此，為了保證其最大功率點的穩(wěn)定性，應(yīng)保證輸入電容器的穩(wěn)定性。

其中，VD1為防反充電二級管，VD2為防反接二極管。T1.T2為開關(guān)。當T1并聯(lián)在太陽能電池方陣的輸出端，白天有陽光充電時，太陽能電池板會給電池充電。當內(nèi)部電壓過高時，會起到充電保護作用。因此，智能控制器的存在可以有效控制太陽能電池對電池充電的自動控制。一方面可以快速及時收集光伏系統(tǒng)發(fā)電的工作狀態(tài)，另一方面可以快速積累太陽能光伏發(fā)電中的歷史數(shù)據(jù)和以往的數(shù)據(jù)通信，集中管理多個光伏系統(tǒng)。

模擬光伏逆變控制系統(tǒng)。

本文采用可視化仿真工具，可廣泛應(yīng)用于線性系統(tǒng)。MATLAB中的Simulink提供了建模方塊圖的圖形用戶界面。太陽能光伏電池電路圖如圖3-4所示，由電流源、晶體二極管和電阻組成。

根據(jù)光伏電池的數(shù)學(xué)模型和特點，利用模擬工具建立和完善光伏電池模塊的模擬模型。為了更真實、更準確地反映數(shù)據(jù)的真實性和有效性，應(yīng)在原有等效電路的基礎(chǔ)上進行類似的處理。本文選用正弦波逆變器，采用脈寬調(diào)制SPWM，建立DC-AC單相逆變器模型，采用離散PWM脈沖信號控制可控開關(guān)，IGBT額定電壓300V，額定電流25A。

在實際應(yīng)用過程中，逆變器可以有效地滿足電池充電要求，取得良好的效果，不僅可以提高太陽能利用率，還可以提高設(shè)備的使用壽命。

結(jié)論：總之，太陽能光伏發(fā)電技術(shù)的優(yōu)勢非常明顯，為了更好地提高太陽能光伏發(fā)電水平，實施節(jié)能減排和可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，需要積極制定相關(guān)措施，完善相關(guān)行業(yè)規(guī)范，為未來的綠色項目貢獻更多的思想依據(jù)和技術(shù)保障。