光伏电能质量影响因素

光伏发电系统并网所产生的电能质量问题主要包括谐波、电压波动、闪变等，影响有功及无功潮流、频率控制等特性。

1. 由于受天气、环境温度、光伏板安装位置等因素影响，光伏电站的输出功率会有所变化，最大变化率甚至超过额定量的10%，因此产生了发电量的不稳定问题，会对馈入电网的谐波产生影响。

2. 光伏电站的并网需要应用到逆变器，这一产品的控制技术与光伏发电馈入电网的品质也密切相关。目前，为最大利用逆变器容量和最大发电量，厂家会将并网逆变器的功率因数设定在0.99。但随着光伏电站装机容量的增加，由于光伏发电的功率波动性，逆变器的高功率因数运行对电网的稳定性造成威胁，有功不变时，无功几乎不能调节，需要额外的无功来维持电压。另外，逆变器输出轻载时，谐波会明显变大，在10%额定出力以下时，电流的总谐波畸变率甚至会达到20%以上。

3. 光伏发电功率随日照强度变化对电网负荷特性产生影响，它的接入改变了电网潮流方向，将对现有电网的规划、调度运行方式产生影响。而且光伏发电单位不具有调度自动化功能，加大了电网控制与调度运行的难度。若大量光伏发电系统接入电网终端，将加剧电压波动，可能引起电压/无功调节装置的频繁动作；而若高比例光伏发电系统引入，将使得配电网从传统的单电源辐射状网络变成双端甚至多端网络，从而改变故障电流的大小、持续时间等，影响到系统的保护。

因此，假如需要对光伏并网发电进行电能质量在线监测，必须具备以下的条件：

1、 电能质量全部参数的实时监测。

2、 能分析谐波、间谐波、高次谐波等功能。

3、 发生电能质量事件时，能够实时告警。

4、 电能质量问题数据分析功能。

目前国内能满足光伏发电并网电能质量技术标准的电能质量在线监测装置，再加上功能强大的后台软件，构成光伏发电并网的电能质量监测系统。在国内，目前严格符合标准的光伏发电并网电能质量系统有致远电子的电能质量监测系统。

（1）发电机由于三相绕组在制作上很难做到绝对对称，铁芯也很难作到绝对均匀一致和其他一些原因，发电机多少也会产生一些谐波，但一般来说很少，这种谐波电动势的频率和幅值只取决与发电机本身的结构和工作情况，基本与负荷无关。在发电环节，当对发电机的结构和接线采取一些措施后，可以认为发电机供给的是具有基波频率的正弦波形的电压。。

（2）输配电系统中主要是电力变压器产生谐波，由于变电器铁芯的饱和，磁化曲线的非线形，加上设计变压器时考虑经济性，其工作磁密选择在磁化曲线的近饱和段上，这样就使得磁化电流呈尖顶波形，因而含有高次谐波。

（3）用电设备产生的谐波是由于电力系统相连的各种非线形负荷产生的。

谐波的产生主要是来自下列具有非线性特性的电气设备：

(1)以具有强烈非线性特性的电弧为工作介质的设备，如：气体放电灯、交流弧焊机、炼钢电弧炉等，其中炼钢炉由于加热原料时燃烧不稳定，引起三相负荷不平衡，产生谐波电流。

(2)以电力电子元件为基础的开关电源设备，如：各种电力变流设备(整流器、逆变器、变频器)、相控调速和调压装置，大容量的电力晶闸管可控开关设备等，它们大量的用于化工、电气铁道，冶金，矿山等工矿企业以及各式各样的家用电器中。

以上这些非线性电气设备(或称之为非线性负荷)在电力系统中应用越来越广泛，它们可以提高输电能力、改善电能质量、提高电网运行稳定性，近几十年来随着电力电子技术迅速发展，大量的电力电子交变装置和各种非线形负载的比重不断增加，引起电力系统中的电流和电压波形产生畸变。从频域的角度来看，在这些畸变的电流和电压波形中，不仅仅包含与供电电源相同频率的正弦量，而且还出现一系列的频率为基波整数或分数倍的正弦分量，因为非线性电气设备从电网取用非正弦电流，也就是说，即使电源给这些负荷供给的是正弦波形的电压，但由于它们只有其电流不随着电压同步变化的非线性的电压-电流特性，使得流过电网的电流是非正弦波形的，这些波形为非正弦的畸变的分量就是电力谐波。