光伏電站接入鋼企配電網(wǎng)的諧波問題分析

光伏電站接入鋼企配電網(wǎng)的諧波問題分析2019年5月1

光伏項(xiàng)目建設(shè)概況22

電能質(zhì)量數(shù)據(jù)分析2.1

光伏發(fā)電系統(tǒng)的功率特性2.2

光伏發(fā)電系統(tǒng)的功率因數(shù)2.32.4光伏發(fā)電系統(tǒng)的諧波特性光伏發(fā)電對系統(tǒng)諧波電流的影響2.5

光伏發(fā)電對系統(tǒng)功率的影響2.6光伏發(fā)電對系統(tǒng)功率因數(shù)的影響2.7

光伏發(fā)電對系統(tǒng)電壓總畸變率的影響3項(xiàng)目小結(jié)和思考1一、光伏項(xiàng)目建設(shè)概況一、項(xiàng)目概況1.1項(xiàng)目名稱光伏電站接入鋼企配電網(wǎng)的諧波問題分析1.2項(xiàng)目來源寶山鋼鐵股份有限公司1.3項(xiàng)目組項(xiàng)目負(fù)責(zé)人：寶山鋼鐵股份有限公司，李關(guān)定，教授級高工項(xiàng)目組成員單位：寶鋼股份能環(huán)部、寶鋼股份設(shè)備部、寶鋼股份工管部上海寶鋼安大電能質(zhì)量有限公司一、項(xiàng)目概況1.4

項(xiàng)目背景和意義1.4.1項(xiàng)目背景1.4.2

項(xiàng)目意義一、項(xiàng)目概況1.5

合同目標(biāo)通過該項(xiàng)目研究擬達(dá)到以下要求：（1）（2）（3）一、項(xiàng)目概況1.6

寶鋼分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)概況寶鋼系統(tǒng)內(nèi)先后實(shí)施的較大規(guī)模的典型分布式光伏項(xiàng)目有：（1）“寶鋼股份金太陽光伏示范工程”項(xiàng)目。項(xiàng)目裝機(jī)容量50MWp，預(yù)計(jì)年發(fā)電量5000萬度。項(xiàng)目建成后是國內(nèi)最大的鋼鐵企業(yè)太陽能發(fā)電示范項(xiàng)目，屋頂單體項(xiàng)目裝機(jī)容量世界第一。涉及寶鋼股份公司廠區(qū)硅鋼部、冷軋廠、熱軋廠、鋼管條鋼事業(yè)部等生產(chǎn)單元，共計(jì)18個(gè)并網(wǎng)點(diǎn)。見表1-1（2）“寧波北侖20MWp光伏發(fā)電項(xiàng)目”。項(xiàng)目裝機(jī)容量約20MWp，利用寧波寶新不銹鋼有限公司及寧波鋼鐵有限公司廠房屋面建設(shè)，涉及寧波鋼鐵有限公司廠區(qū)內(nèi)1780熱軋主廠房、連鑄板坯庫及寧波寶新不銹鋼有限公司一期冷軋及原料罩式爐跨、一期二期酸洗跨、三期四期冷軋跨、四期精整跨、四期原料跨、四期機(jī)修間及備品倉庫，共設(shè)8個(gè)發(fā)電單元。見表1-2表1-1：寶鋼股份50MWp金太陽示范項(xiàng)目各并網(wǎng)安裝統(tǒng)計(jì)表廠房建筑面積（萬m2）裝機(jī)容量（MWp）實(shí)際并網(wǎng)發(fā)電日期序號1并網(wǎng)點(diǎn)全稱油氣專用大徑直縫焊管車間（UOE）2.5MW并網(wǎng)點(diǎn)(2#光伏)油氣專用大徑直縫焊管車間（UOE）3MW并網(wǎng)點(diǎn)(1#光伏)3.5044.1265.92.5922012.11.22012.11.22012.11.152012.12.72013.4.122013.4.923.05282.07841.872油氣專用大徑直縫焊管車間（HFW）并網(wǎng)點(diǎn)343#硅鋼并網(wǎng)點(diǎn)3.69655精密鋼管并網(wǎng)點(diǎn)3.79682.06881.07522.03522.15042.15044.30081.824硅鋼后續(xù)（二步）并網(wǎng)點(diǎn)（硅鋼4#RCM高壓室）64.547涂層車間并網(wǎng)點(diǎn)32013.4.162013.5.242013.5.212013.7.382030冷軋612連退機(jī)組并網(wǎng)點(diǎn)3.0473.70483.70487.40956.06五冷軋及硅鋼后續(xù)AB區(qū)基站并網(wǎng)點(diǎn)（硅鋼APL高壓室）五冷軋及硅鋼后續(xù)F區(qū)基站并網(wǎng)點(diǎn)（1#2#熱鍍鋅608機(jī)組）五冷軋及硅鋼后續(xù)CDG區(qū)基站并網(wǎng)點(diǎn)（3#RCM電氣室）91011121314151617182013.11.282013.12.52013.12.272013.12.272013.12.302014.12.312014.1.21880熱軋車間并網(wǎng)點(diǎn)五冷軋及硅鋼后續(xù)E區(qū)基站并網(wǎng)點(diǎn)（5冷軋連退C512）4.6316.18812.6521.82420.6172.0938101.69792.6881550冷軋車間并網(wǎng)點(diǎn)（1550

電鍍鋅211）4.76165.00161.07525.90041.689650.11321800寶日汽車板車間并網(wǎng)點(diǎn)中試機(jī)組車間并網(wǎng)點(diǎn)寬厚板車間并網(wǎng)點(diǎn)（兩個(gè)）（4ER電氣室）碼頭成品庫并網(wǎng)點(diǎn)合計(jì)2014.1.6表1-2：寧波北侖20MWp金太陽示范項(xiàng)目并網(wǎng)安裝一覽表安裝容量擬定并網(wǎng)點(diǎn)及并網(wǎng)序號歸屬部門建筑物名稱組件數(shù)量KWp電壓等級1780熱軋廠主廠寧波鋼鐵

房(第一成品庫、14169.917020公司軋輥間、機(jī)修間、1個(gè)，軋機(jī)主電室，10kV主電機(jī)室等)并網(wǎng)寧波鋼鐵公司23連鑄板坯庫147046556000一期軋機(jī)、精整成品跨、原料跨廠房屋面寧波寶新公司190002個(gè)，1#車間變電所和1#軋機(jī)電氣室，10kV并網(wǎng)寧波寶新公司4567一期二期酸洗跨823.22126.6333233608680136009000寧波寶新

三期、四期冷軋跨1個(gè)，CRM5主電機(jī)室，10kV公司廠房屋面并網(wǎng)寧波寶新公司四期精整及成品跨廠房屋面1個(gè)，12#車間變電所，10kV并網(wǎng)寧波寶新公司四期罩式爐及原料跨廠房屋面22051個(gè)，APL3入口電氣室，10kV并網(wǎng)寧波寶新

四期機(jī)修間、備品公司

倉庫8470.41920匯總196252.1785802二、電能質(zhì)量數(shù)據(jù)分析一般光伏測試數(shù)據(jù)模型測試時(shí)間一般取一個(gè)典型的完整生產(chǎn)工作日，24小時(shí)。供電變壓器10kV總進(jìn)線電壓測點(diǎn)U電流測點(diǎn)I2電流測點(diǎn)I110kV母線用電負(fù)荷ACAC??DCDC2.1光伏裝置本體的功率特性受太陽光照的波動性和隨機(jī)性影響，光伏裝置發(fā)電特性一般不具有常規(guī)發(fā)電機(jī)組的有功輸出“調(diào)度”調(diào)節(jié)能力；作為一種“不可調(diào)度”的電源系統(tǒng)，一般條件下，無法承擔(dān)常規(guī)發(fā)電機(jī)組的調(diào)壓調(diào)頻功能。而且當(dāng)太陽光照快速變化時(shí)，光伏裝置的出力也會快速連續(xù)變化，有可能進(jìn)一步加大系統(tǒng)側(cè)的功率波動。2.1光伏裝置本體的功率特性在晴朗天氣，在太陽光照連續(xù)穩(wěn)定變化時(shí)，光伏裝置處理對應(yīng)的呈連續(xù)穩(wěn)定變化，參見下圖光伏裝置出力呈連續(xù)穩(wěn)定變化，對應(yīng)總進(jìn)線功率的連續(xù)穩(wěn)定變化陽光連續(xù)穩(wěn)定變化時(shí)，光伏裝置出力呈單相性連續(xù)穩(wěn)定變化2.1光伏裝置本體的功率特性而在太陽光照連續(xù)隨機(jī)快速變化時(shí)，光伏裝置出力對應(yīng)的呈連續(xù)快速波動，參見下圖。光伏裝置出力呈連續(xù)隨機(jī)變化，導(dǎo)致對應(yīng)總進(jìn)線功率的連續(xù)快速隨機(jī)變化陽光連續(xù)隨機(jī)快速變化時(shí)，光伏裝置出力呈連續(xù)快速波動在測試的24小時(shí)內(nèi)，由于受多種因素影響（包括：光伏組件安裝傾角、方位角、太陽能發(fā)電系統(tǒng)年利用率、電池組件轉(zhuǎn)換效率、周圍障礙物遮光、逆變損失以及光伏發(fā)電站線損等）：寶鋼股份金太陽示范項(xiàng)目各光伏并網(wǎng)點(diǎn)發(fā)電量統(tǒng)計(jì)表廠房建筑面積（萬㎡）裝機(jī)容量（MWp）最大發(fā)電量（MW）綜合發(fā)電效率%序號并網(wǎng)點(diǎn)全稱油氣專用大徑直縫焊管車間（UOE）2.5MW并網(wǎng)點(diǎn)(2#光伏)13.5042.5921.9474.846油氣專用大徑直縫焊管車間（UOE）3MW并網(wǎng)點(diǎn)(1#光伏)234.1265.93.05282.07841.8751.2961.41962.067油氣專用大徑直縫焊管車間（HFW）并網(wǎng)點(diǎn)453#硅鋼并網(wǎng)點(diǎn)533.79681.07522.040.6653.72961.384精密鋼管并網(wǎng)點(diǎn)硅鋼后續(xù)（二步）并網(wǎng)點(diǎn)（硅鋼4#RCM高壓室）63.6961.8721.2667.30878涂層車間并網(wǎng)點(diǎn)4.542.06882.03521.651.1179.75654.5402030冷軋612連退機(jī)組并網(wǎng)點(diǎn)3.047五冷軋及硅鋼后續(xù)AB區(qū)基站并網(wǎng)點(diǎn)（硅鋼APL高壓室）93.70483.70482.15042.15041.450.7867.42936.272五冷軋及硅鋼后續(xù)F區(qū)基站并網(wǎng)點(diǎn)（1#2#熱鍍鋅608機(jī)組）10五冷軋及硅鋼后續(xù)CDG區(qū)基站并網(wǎng)點(diǎn)（3#RCM電氣室）1112137.40954.6316.064.30082.6881.8242.561.3259.52449.10751.8091880熱軋車間并網(wǎng)點(diǎn)五冷軋及硅鋼后續(xù)E區(qū)基站并網(wǎng)點(diǎn)（5冷軋連退C512）0.9451550冷軋車間并網(wǎng)點(diǎn)（1550

電鍍鋅211）146.1884.76162.3749.77315161800寶日汽車板車間并網(wǎng)點(diǎn)12.6521.8245.00161.07522.860.4857.18244.643中試機(jī)組車間并網(wǎng)點(diǎn)寬厚板車間并網(wǎng)點(diǎn)（兩個(gè)）（4ER電氣室）171820.6172.09385.90041.68962.461.1441.69267.472碼頭成品庫并網(wǎng)點(diǎn)2.2光伏發(fā)電系統(tǒng)的功率因數(shù)2.2.1以寶鋼HFW光伏系統(tǒng)為例2014年

5月

29日

15時(shí)

1分

49秒

10kV光

伏

系

統(tǒng)

發(fā)

電

功

率

因

數(shù)

變

化

趨

勢12014年

5月

29日

15時(shí)

1分

49秒

10kV光

伏

系

統(tǒng)

三

相

有

功

功

率

變

化

趨

勢5000.90.80.70.60.50.40.30.20.100-500-1000-150005101520252014年

5月

29日

15時(shí)

1分

49秒

10kV光

伏

系

統(tǒng)

三

相

無

功

功

率

變

化

趨

勢500-5005101520250510152025t(h)t(h)表2.2-1

光伏系統(tǒng)發(fā)電功率統(tǒng)計(jì)報(bào)表有功功率（kW）無功功率（kVar）平均功率因數(shù)測試線路光伏饋線平均值平均值最大值最大值全時(shí)段發(fā)電時(shí)段694.24全時(shí)段發(fā)電時(shí)段1284.60380.9445.6514.4523.810.9992.2光伏發(fā)電系統(tǒng)的功率因數(shù)2.2.2寶鋼1800光伏系統(tǒng)為例2014年

6月

12日

9時(shí)

36分

15秒

1800光

伏

并

網(wǎng)

點(diǎn)

進(jìn)

線

基

波

功

率

趨

勢2014年

6月

12日

9時(shí)

36分

15秒

1800光

伏

并

網(wǎng)

點(diǎn)

進(jìn)

線

基

波

功

率

因

數(shù)

變

化

趨

勢0.5010.80.60.40.20-0.5-1051015202530t

(h)0.060.040.020-0.2-0.4-0.6-0.8-1-0.02-0.04051015202530051015202530t

(h)t

(h)表2.2-2

光伏系統(tǒng)發(fā)電功率統(tǒng)計(jì)報(bào)表有功功率（MW）

無功功率（MVar）平均功率因數(shù)測試線路光伏饋線最大值平均值最大值0.13平均值2.861.010.050.9992.3分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的諧波特性例1：寶鋼HFW2014年

5月

29日

15時(shí)

1分

49秒

10kV光

伏

系

統(tǒng)

總

諧

波

電

流

變

化

趨

勢2014年

5月

29日

15時(shí)

1分

49秒

光

伏

系

統(tǒng)

總

諧

波

電

流

與

發(fā)

電

功

率

的

關(guān)

系321010.5050

150

250

350

450

550

650

750

850

950

1050

1150

1250P(kW)0510152025t(h)2014年

5月

29日

15時(shí)

1分

49秒

10kV光

伏

系

統(tǒng)

三

相

有

功

功

率

變

化

趨

勢5002014年

5月

29日

15時(shí)

1分

49秒

光

伏

系

統(tǒng)

基

波

電

流

與

發(fā)

電

功

率

的

關(guān)

系8060402000-500-1000-150050

150

250

350

450

550

650

750

850

950

1050

1150

1250P(kW)0510152025t(h)2014年

5月

29日

15時(shí)

1分

49秒

光

伏

系

統(tǒng)

總

諧

波

電

流

含

有

率

與

發(fā)

電

功

率

的

關(guān)

系30252015105050

150

250

350

450

550

650

750

850

950

1050

1150

1250P(kW)2.3分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的諧波特性表2.3-1

光伏發(fā)電系統(tǒng)總諧波電流含有率與發(fā)電功率的對應(yīng)關(guān)系統(tǒng)計(jì)有功功率區(qū)間I1（A）0~100kW2.716100~200kW8.834200~300kW14.1270.85300~400kW20.326400~500kW25.5040.47500~600kW31.348600~700kW36.952IH（A）0.8060.8080.6520.6050.563IH/I1（%）29.6879.1496.0163.2091.8451.9291.524有功功率區(qū)間

700~800kW800~900kW48.6810.52900~1000kW54.7511000~1100kW60.3741100~1200kW66.2531200~1300kW70.925I1（A）IH（A）42.8880.5771.3460.5710.570.5920.559IH/I1（%）1.0681.0420.9450.8930.788注：HFW裝機(jī)容量2.08MW由圖表可知：光伏發(fā)電系統(tǒng)電流總諧波含量，并沒有隨發(fā)電量增加線性變化。GB19939-2005

《光伏系統(tǒng)并網(wǎng)技術(shù)要求》對總諧波電流的規(guī)定是：總諧波電流應(yīng)小于逆變器額定輸出的5%，本項(xiàng)目最大瞬時(shí)的總諧波電流為2.2A左右，約占額定電流（115A）的1.9%，滿足國標(biāo)要求。2.3分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的諧波特性例2：寶鋼硅鋼3#RCM2011年

6月

12日

14時(shí)

4分

59秒

10kV光

伏

系

統(tǒng)

總

諧

波

電

流

變

化

趨

勢201126月12

144分

59秒年日時(shí)光

伏

系

統(tǒng)

總

諧

波

電

流

與

發(fā)

電

功

率

的

關(guān)

系20151051.510.5000500100015002000250030000510152025P(kW)t(h)2011年

6月

12日

14時(shí)

4分

59秒

光

伏

系

統(tǒng)

基

波

電

流

與

發(fā)

電

功

率

的

關(guān)

系1502011年

6月

12日

14時(shí)

4分

59秒

10kV光

伏

系

統(tǒng)

三

相

有

功

功

率

變

化

趨

勢10000100500-1000-2000-30000500100015002000250030000510152025P(kW)t(h)2011年

6月

12日

14時(shí)

4分

59秒

光

伏

系

統(tǒng)

總

諧

波

電

流

含

有

率

與

發(fā)

電

功

率

的

關(guān)

系60由上圖可知：50403020100光伏發(fā)電系統(tǒng)電流總諧波含量，并沒有隨發(fā)電量增加線性變化。GB19939-2005

《光伏系統(tǒng)并網(wǎng)技術(shù)要求》對總諧波電流的規(guī)定是：總諧波電流應(yīng)小于逆變器額定輸出的5%，本項(xiàng)目最大瞬時(shí)的總諧波電流為2.85A左右，約占額定電流（按日間平均電流104A）的2.74%，滿足國標(biāo)要求。050010001500200025003000P(kW)2.4分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)對系統(tǒng)諧波的影響表2.4-1

光伏裝置并網(wǎng)發(fā)電前后電流總諧波含量統(tǒng)計(jì)報(bào)表電流總諧波含量95%概率大值（A）并網(wǎng)點(diǎn)光伏電站未投入光伏電站投入10.56UOE10kVI段UOE10kVII段HFW10kV精密鋼管10kV

II段涂層10kV

II段9.943.684.341.323.774.311.68硅鋼3#開關(guān)站10kV

A段20.7422.1320.5822.07硅鋼后續(xù)（二步）（4#RCM10kV）五冷軋及硅鋼后續(xù)AB區(qū)基站并網(wǎng)點(diǎn)17.3117.33（APL

10kV）五冷軋及硅鋼后續(xù)CDG區(qū)基站并網(wǎng)點(diǎn)22.9528.935.7922.6129.615.66（硅鋼3#RCM

10kV）2030冷軋612連退機(jī)組

10kVB段光伏裝置并網(wǎng)發(fā)電后，所在并網(wǎng)點(diǎn)系統(tǒng)的電流總諧波含量五冷軋及硅鋼后續(xù)F區(qū)基站（1#2#熱鍍鋅608機(jī)組）10kV無明顯影響。五冷軋及硅鋼后續(xù)E區(qū)基站（五冷軋連C512

）18.1434.9718.0736.981550冷軋車間（211電鍍鋅10kV

A段）1550中試機(jī)組車間10kV

II段1880熱軋

卷取6kV成品碼頭3kV18.1428.3318.0721.111800寶日汽車板寬厚板4ER

6kVI段寬厚板4ER

6kVII段10.5723.6130.2224.0330.55同類型企業(yè)參考：寧波寶新3#APL、12#高配2.4分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)對系統(tǒng)諧波的影響表2.4-2

寧波寶新3#APL電流總諧波含量統(tǒng)計(jì)報(bào)表最大值（A）最小值（A）平均值（A）供電線路95%概率大值（A）ABCABCABC3#APL

10kV進(jìn)線（日間）3#APL

10kV進(jìn)線（夜間）3#APL光伏饋線（日間）26.91

27.5

27.54

13.02

13.06

13.62

22.68

23.1323.323.44

23.98

24.092.0925.9825.262.2825.63

26.4

26.41

16.94

17.212.42

2.33

1.6217.71.43///2表2.4-3

寧波寶新12#高配

電流總諧波含量統(tǒng)計(jì)報(bào)表最大值（A）最小值（A）平均值（A）95%供電線路概率大值A(chǔ)BCABCABC（A）12#高配室1#電源進(jìn)線

19.25

13.54

20.64

5.57

5.3

5.89

8.8

8.54

8.8411.2911.084.07（日間）12#高配室1#電源進(jìn)線

25.33

13.67

27.32

5.15

4.94

5.22

8.41

8.24

8.62（夜間）12#高配室光伏饋線4.33/4.22.25/2.07

3.7/3.57（日間）對比日間和夜間，3#APL和12#高配10kV進(jìn)線電流總諧波含量，可見光伏裝置注入10kV系統(tǒng)的諧波電流含量有限，未引起諧波電流總含量的明顯變化。2.4分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)對系統(tǒng)諧波的影響2.4-4

分布式光伏發(fā)電對系統(tǒng)部分主導(dǎo)諧波電流的影響線路光伏未投入發(fā)電各次特征主導(dǎo)諧波hIhh112.9411131.8913170.7317190.6619230.7123250.4925350.235370.1837UOE10kV光伏I段進(jìn)線并網(wǎng)Ih2.91.880.750.680.830.530.230.19發(fā)電hIhh110.1411130.1213170.0917190.0819230.5623250.1725350.0335370.0337UOE10kVI段光伏光伏未投入發(fā)電Ihh0.39110.28130.26170.21190.21230.22250.28350.0937UOE10kV光伏并網(wǎng)II段進(jìn)線Ih0.390310.320.240.290.210.290.14發(fā)電hIhh110.1211130.1113170.0917190.0919230.2323250.1225350.0335370.0237UOE10kVII段光伏光伏未投入發(fā)電光伏HFW10kV進(jìn)線Ihh3.06112.16130.92170.43190.36230.4250.3350.2737并網(wǎng)Ih2.972.170.970.430.990.510.30.26發(fā)電hIhh110.4811130.3913170.1317190.0919231.0523250.3525350.0735370.0637HFW10kV光伏光伏未投入發(fā)電精密鋼管10kVIhh7.86115.81131.18170.79191.08231.17250.6350.4437光伏進(jìn)線并網(wǎng)Ih7.485.641.170.730.130.120.120.1發(fā)電h1113171923253537精密鋼管10kV光伏Ih0.290.270.080.10.260.090.080.052.4分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)對系統(tǒng)諧波的影響光伏未投入發(fā)電hIhh110.2411130.2813170.1717190.1919230.1223250.125350.0835370.0737涂層10kV

II段進(jìn)線光伏并網(wǎng)發(fā)電Ihh0.27110.31130.18170.2190.16230.11250.07350.0737涂層10kVII段光伏Ihh0.06110.05130.03170.04190.13230.05250.01350.0137光伏硅鋼3#開關(guān)站10kV

A段進(jìn)線未投入發(fā)電Ihh4.01112.1131.68171.07190.93230.59250.23350.2537光伏并網(wǎng)發(fā)電Ihh3.92112.04131.73171.07191.7230.59250.22350.2837硅鋼3#開關(guān)站10kV

A段光伏Ihh0.26110.16130.04170.05191.23230.32250.08350.0637光伏硅鋼4#RCM10kV進(jìn)線未投入發(fā)電Ihh5.01114.481310.01179.35191.38235.58253.16352.4437光伏并網(wǎng)發(fā)電Ihh5.07114.4213109.39191.44235.46253.35352.53717硅鋼4#RCM10kV段光伏Ih0.190.130.140.210.850.740.110.112.4分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)對系統(tǒng)諧波的影響光伏hIhh113.1211131.713171.5417191.0719230.83

0.96

0.31

0.6223

25

35

371.05

1.11

0.37

0.6823

25

35

370.68

0.61

0.12

0.1623

25

35

375.04

6.02

4.61

2.0623

25

35

374.73

5.41

4.69

2.05253537硅鋼APL10kV進(jìn)線未投入發(fā)電光伏并網(wǎng)發(fā)電Ihh3.1111.73131.54171.0319硅鋼APL10kV段光伏光伏Ihh0.17110.14130.17170.1819硅鋼3#RCM10kV未投入發(fā)電光伏并網(wǎng)發(fā)電Ihh11.8119.46139.54178.4819進(jìn)線Ihh11.2119.56139.56178.6119231.59

1.0823

2525350.235370.1837硅鋼3#RCM10kV段光伏光伏Ihh0.43110.21130.2317191.9192030冷軋連退612機(jī)組未投入發(fā)電Ihh8.42115.02131.59171.88

1.48

0.78

0.5123

25

35

37光伏并網(wǎng)發(fā)電10kVIh8.064.021.641.871.91

1.45

0.76

0.5223

25

35

370.06

0.12

0.05

0.06進(jìn)線2030冷軋連退h11131719612機(jī)組Ih0.130.120.140.110kV段光伏2.4分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)對系統(tǒng)諧波的影響光伏hIhh111.3711130.5213170.4817190.3319230.23

0.39

0.14

0.4223

25

35

370.47

0.78

0.15

0.422535371#2#熱鍍

未投入鋅608機(jī)組10kV進(jìn)線發(fā)電光伏并網(wǎng)發(fā)電Ih1.380.540.550.33hIhh110.1611130.0813170.0917190.1419230.27

0.27

0.04

0.0423

25

35

372535371#2#熱鍍鋅608機(jī)組10kV段光伏五冷軋連退光伏未投入發(fā)電Ihh4.27113.38131.61171.44191.32

1.57

0.58

0.5423

25

35

371.51

1.89

0.67

0.69C512機(jī)組光伏10kV進(jìn)線并網(wǎng)Ih5.453.951.91.73發(fā)電五冷軋連退C512機(jī)組10kV段光伏hIhh110.2311130.1313170.1517190.219232535370.38

0.39

0.07

0.07冷軋211電鍍鋅光伏未投入發(fā)電234.37

5.99

2.0123

25

352535372.237Ihh16.24

17.41

3.4811

13

1716.05

16.97

3.345.0319機(jī)組光伏10kV進(jìn)線并網(wǎng)Ih4.794.65

5.91

2.12

2.28發(fā)電h1113171923253537冷軋211電鍍鋅機(jī)組10kV段光伏Ih1.021.420.50.40.720.60.36

0.312.4分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)對系統(tǒng)諧波的影響光伏未投入發(fā)電hIhh1111.6811133.9613170.7517190.7719234.3523252.6125352.4535371.7371550中試10kV光伏進(jìn)線并網(wǎng)Ih13.835.310.960.734.833.152.772.19發(fā)電hIhh110.1211130.113170.0317190.0419230.8423250.3925350.0635370.07371550中試10kV段光伏光伏未投入發(fā)電1880熱軋6kVIhh2.861121.07170.79192.81231.54251.29351.1337光伏并網(wǎng)13進(jìn)線Ih2.651.810.960.692.631.381.191.03發(fā)電hIhh110.3211130.2813170.1917190.1919230.1823250.1525350.1335370.09371880熱軋6kV段光伏光伏未投入發(fā)電成品碼頭庫3kV進(jìn)線Ihh3.971.531.680.660.550.360.230.17光伏并網(wǎng)1113171923253537Ih3.841.591.70.720.420.340.210.17發(fā)電h1113171923253537成品碼頭庫3kV段光伏Ih0.820.40.230.20.530.20.050.042.4分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)對系統(tǒng)諧波的影響光伏未投入發(fā)電hIhh1113171.317190.75

0.92

0.45

0.3419

23

25

35232535370.21371800寶日汽車板10kV進(jìn)線3.15

1.78光伏113.21113并網(wǎng)Ih1.76

1.37

0.74

2.06

0.66

0.410.23發(fā)電1800寶日汽車板10kV段光伏hIhh1317190.11

1.15

0.28

0.0919

23

25

35232535370.08370.22

0.18

0.1111

13

17光伏未投入寬厚板6kVIhh12.53

8.711

1312.31

8.43

2.55

2.06

1.81

1.36

0.952.67

2.16

1.72

1.36

0.920.737發(fā)電光伏并網(wǎng)發(fā)電17

19

23

25

35I段進(jìn)線Ih0.74hIhh11131719230.523250.22

0.0625

3535370.0537寬厚板6kV

I段光伏0.48

0.33

0.12

0.21光伏119.411131719未投入寬厚板6kVIhh6.56

3.17

2.32

2.14

1.54

0.950.6937發(fā)電光伏并網(wǎng)發(fā)電1317192322535II段進(jìn)線Ih9.31

6.37

3.14

2.321.430.90.69h11

13

17

1923253537寬厚板6kVII段光伏Ih0.61

0.43

0.21

0.25

1.140.40.110.072.4分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)對系統(tǒng)諧波的影響光伏發(fā)電并網(wǎng)接入原本電能質(zhì)量較差的系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)對諧波電流引起一定的重視。例如寶鋼1580熱軋系統(tǒng)。系統(tǒng)見下。2012年

11月

1日

0時(shí)

21分

49秒

10kV

III段

母

線

電

壓

總

諧

波

畸

變

率

趨

勢102012年

11月

1日

0時(shí)

20分

52秒

10kV

I段

母

線

電

壓

總

諧

波

畸

變

率

趨

勢1580總降54.5492#變873.5310kV

II-1段10kV

II-2段652.524負(fù)荷

負(fù)荷

負(fù)荷無功補(bǔ)償負(fù)荷

負(fù)荷

負(fù)荷無功補(bǔ)償31.52051015202502468101214161820t

(h)2012年

11月

1日

0時(shí)

21分

38秒

10kV

II段

母

線

電

壓

總

諧

波

畸

變

率

趨

勢t

(h)2.22THDu==3.93%（4%）THDu==6.98%（4%）1.81.61.41.210.80.60.40.2THDu==1.39%（4%）0510152025t

(h)2.4分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)對系統(tǒng)諧波的影響由上圖可見，1580熱軋

10kV

I、III段電壓畸變較高。如果在該系統(tǒng)并入分布式光伏發(fā)電站，按較惡劣的情況考慮，在光伏系統(tǒng)并網(wǎng)后，應(yīng)考慮諧波對系統(tǒng)的影響及對光伏電站自身的影響。按較惡劣的情況考慮，光伏裝置注入系統(tǒng)的特征次諧波電流按如下較大值考慮（以35次諧波為例）：表1：1580熱軋10kV

I、III段電壓統(tǒng)計(jì)THDu(%)HRU35I35供電母線(%)(A)1580

10kV

I段3.93（4.0）6.58（4.0）1.211.343.292.631580

10kV

III段表2：光伏裝置并網(wǎng)注入系統(tǒng)的諧波電流參考值光伏裝置10kV并網(wǎng)點(diǎn)特征次諧波電流95%大值（A）光伏裝置并網(wǎng)點(diǎn)H5H7H11H13H23H25H35H373#APL12#高配1#高配1.531.471.530.570.651.070.741.031.040.351.612.040.140.430.510.160.40.60.331.191.662.663.430.51由上表可見，按惡劣情況考慮，如果光伏裝置并網(wǎng)注入系統(tǒng)的高次特征諧波電流與系統(tǒng)諧電流完全疊加，則系統(tǒng)側(cè)的諧波電流將明顯增加，進(jìn)一步加劇系統(tǒng)電壓畸變。2.5分布式光伏發(fā)電對系統(tǒng)功率波動的影響例1：UOE由于光伏發(fā)電出力受限于太陽光照變化，導(dǎo)致光伏裝置出力具有一定的波動性、隨機(jī)性，特別是在多云條件下，表現(xiàn)更為明顯。光伏裝置并網(wǎng)后，光伏裝置出力的隨機(jī)波動，會影響原本較穩(wěn)定的系統(tǒng)功率，導(dǎo)致系統(tǒng)連續(xù)隨機(jī)波動。光伏裝置出力的隨機(jī)波動，使原較穩(wěn)定的進(jìn)線功率同樣出現(xiàn)了快速連續(xù)波動。2.5分布式光伏發(fā)電對系統(tǒng)功率波動的影響例2：寶鋼1800光伏不同的太陽光照條件下，光伏裝置出力對系統(tǒng)的影響，可參見下圖。在光伏未投入狀態(tài)，最大有功功率波動約1.72MW；在光伏投入后，最大用功率波動約為3.77MW。受太陽光照的波動性和隨機(jī)性影響，光伏裝置發(fā)電出力呈明顯的隨機(jī)波動，影響系統(tǒng)側(cè)的功率波動。在光伏裝置裝機(jī)容量大，系統(tǒng)容量較小的情況下，一定程度上會影響系統(tǒng)的安全性和經(jīng)濟(jì)性。通過和儲能裝置有效結(jié)合后，克服光伏裝置發(fā)電的波動性和隨機(jī)性的特性，光伏電源可以參與到配電網(wǎng)的電壓調(diào)節(jié)、頻率調(diào)節(jié)和穩(wěn)定性調(diào)節(jié)，為重要負(fù)荷提供UPS功能。例1：寶鋼HFW2.6分布式光伏發(fā)電對系統(tǒng)進(jìn)線功率因數(shù)的影響分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)輸出功率因數(shù)相對較高，通常可達(dá)0.95以上。若分布光伏系統(tǒng)接入電網(wǎng)時(shí)發(fā)電容量相對用電負(fù)荷容量占比較高，其輸出功率會對光伏接入點(diǎn)系統(tǒng)總進(jìn)線功率因數(shù)產(chǎn)生影響，甚至?xí)a(chǎn)生有功倒送的情況。2014年

5月

29日

15時(shí)

1分

49秒

10kV用

電

負(fù)

荷

三

相

有

功

功

率

變

化

趨

勢2014年

5月

29日

15時(shí)

1分

49秒

10kV總

進(jìn)

線

三

相

無

功

功

率

變

化

趨

勢20001500100050025002000150010005002014年

5月

29日

15時(shí)

1分

49秒

10kV光

伏

系

統(tǒng)

三

相

有

功

功

率

變

化

趨

勢5002014年

5月

29日

15時(shí)

1分

49秒

光

伏

投

入

前

后

10kV總

進(jìn)

線

功

率

因

數(shù)

變

化

趨

勢1.2光

伏

投

入

前光

伏

投

入

后010.80.60.40.20-500-1000-15002014年

5月

29日

15時(shí)

1分

49秒

10kV總

進(jìn)

線

三

相

有

功

功

率

變

化

趨

勢200010000-1000-0.205101520250510152025t(h)2.6分布式光伏發(fā)電對系統(tǒng)進(jìn)線功率因數(shù)的影響由上圖可以看出：（1）分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)投入前，系統(tǒng)總進(jìn)線的有功功率和無功功率變化平穩(wěn)，功率因數(shù)也平穩(wěn)，最大功率因數(shù)為0.819，最小功率因數(shù)為0.620，平均功率因數(shù)為0.730。（2）分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)投入后，由于受光照強(qiáng)度的影響，分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的功率變化較大，使總進(jìn)線的有功功率也產(chǎn)生的較大的波動。在測試時(shí)間段內(nèi)，總進(jìn)線最大、最小和平均功率因數(shù)為0.820、-0.129和0.594。光伏發(fā)電時(shí)段的平均功率因數(shù)為0.425。平均功率因數(shù)很低，同時(shí)出現(xiàn)了有功倒送的情況。2.6分布式光伏發(fā)電對系統(tǒng)進(jìn)線功率因數(shù)的影響例2：寶鋼18002014年

6月

12日

9時(shí)

7分

24秒

酸

洗

2#電

源

進(jìn)

線

基

波

功

率

趨

勢1.510.50-0.5-1051015202530t

(h)1.41.210.80.60.4051015202530t

(h)2014年

6月

12日

9時(shí)

36分

15秒

1800光

伏

并

網(wǎng)

點(diǎn)

進(jìn)

線

基

波

功

率

趨

勢0.50-0.5-1光伏裝置投運(yùn)后，系統(tǒng)功率因數(shù)隨光照變化“單向性”連續(xù)變化。功率因數(shù)明顯降低。光伏裝置投運(yùn)后，系統(tǒng)功率因數(shù)隨光照變化“隨機(jī)”連續(xù)變化。功率因數(shù)明顯降低。051015t

(h)2025300.060.040.020-0.02-0.04051015202530光伏裝置第一個(gè)發(fā)電周期光伏裝置第二個(gè)發(fā)電周期光伏裝置投運(yùn)后，系統(tǒng)功率因數(shù)隨光照變化“隨機(jī)”連續(xù)變化。功率因數(shù)明顯降低。光伏裝置投運(yùn)后，系統(tǒng)功率因數(shù)隨光照變化“單向性”連續(xù)變化。功率因數(shù)明顯降低。2.6分布式光伏發(fā)電對系統(tǒng)進(jìn)線功率因數(shù)的影響例3：寧波寶新12#高配2013年

8月

13日

9時(shí)

24分

8秒

12#高

配

室

1#電

源

進(jìn)

線

（

日

間

）

基

波

功

率

趨

勢2013年

8月

13日

18時(shí)

23分

58秒

12#高

配

室

1#電

源

進(jìn)

線

（

夜

間

）

基

波

功

率

趨

勢0.40.80.200.60.40.20-0.2-0.4-0.6012345678012345t

(h)678910t

(h)0.80.60.40.200.60.50.40.30.20.1012345678012345t

(h)678910t

(h)2013年

8月

13日

9時(shí)

25分

53秒

12#高

配

光

伏

饋

線

基

波

功

率

趨

勢0-0.2-0.4-0.6-0.8012345678t

(h)0.150.10.050-0.05012345678t

(h)2.6分布式光伏發(fā)電對系統(tǒng)進(jìn)線功率因數(shù)的影響表2.1-4

12#高配

功率統(tǒng)計(jì)報(bào)表基波功率因數(shù)平基波有功功率基波無功功率Q1（MVar）P1（MW）測試線路最大值最小值平均值最大值最小值平均值均值12#高配室1#電源進(jìn)線（日間）1.071.51-0.06-1.50.72-2.31-0.341.071.931.240.360.460.490.820.73-0.380.8312#高配室1#電源進(jìn)線（夜間）12#高配室光伏饋線-1.305-0.0450.165-0.99（日間）光伏裝置電源并網(wǎng)后，由于光伏發(fā)電本身具有波動性、間歇性、隨機(jī)性，也會導(dǎo)致在進(jìn)線處特別是有功功率潮流的雙向隨機(jī)波動。對比寶新12#高配在日間和夜間兩種工況，見上圖，可以看出，在基本處于同一生產(chǎn)工況下，由于光伏裝置在日間出力較大，且受太陽輻照影響，輸出功率發(fā)生隨機(jī)波動，導(dǎo)致在負(fù)荷低谷時(shí)，12#高配10kV進(jìn)線處有功功率潮流在日間9：30--14：30左右，基本在+0.6～-1.5MW區(qū)間內(nèi)連續(xù)隨機(jī)波動，同樣導(dǎo)致按先前計(jì)量方式下的日間平均功率因數(shù)低于夜間正常生產(chǎn)狀態(tài)下平均功率因數(shù)。2.6分布式光伏發(fā)電對系統(tǒng)進(jìn)線功率因數(shù)的影響對于寧波寶新光伏系統(tǒng)，由于光伏裝機(jī)容量近15MW，而寶新系統(tǒng)目前系統(tǒng)一般采用2臺110kV主變分列運(yùn)行狀態(tài)，總安裝容量約為80MVA。光伏占比約為18.75%，容量占比大，進(jìn)而反映出光伏裝置對寶新系統(tǒng)的影響較大。如在某測試時(shí)間段，寶新110kV總降站10kVI、II段總進(jìn)線（與外部電網(wǎng)交接，PCC考核點(diǎn)）日間平均功率因數(shù)為0.92，夜間平均功率因數(shù)為0.95。日間雖仍滿足供電公司要求，但已有所下降。對于I、II段日間功率因數(shù)低于夜間功率因數(shù)的變化，在和寶新總降歷史監(jiān)測數(shù)據(jù)比較后，初步考慮為光伏裝置投運(yùn)后，導(dǎo)致日間10kV總進(jìn)線側(cè)功率因數(shù)降低。（注，據(jù)了解，某段時(shí)間寶新已出現(xiàn)過功率因數(shù)低于0.9，無法滿足供電公司考核要求的情況）對比寶鋼系統(tǒng)，寶鋼由于系統(tǒng)容量大，與外部電網(wǎng)聯(lián)系點(diǎn)為220kV系統(tǒng)，且寶鋼系統(tǒng)內(nèi)配置有較大容量的自備電廠，現(xiàn)有的光伏裝置對整個(gè)寶鋼系統(tǒng)的影響沒有寶新的影響明顯，更集中反映在各個(gè)并網(wǎng)點(diǎn)所在生產(chǎn)區(qū)域。因此，企業(yè)為滿足對功率因數(shù)考核需要，建議在光伏裝置并網(wǎng)前后，也要對所在整體系統(tǒng)或各個(gè)獨(dú)立區(qū)域的功率因數(shù)進(jìn)行重新考評。2.7分布式光伏發(fā)電對系統(tǒng)諧波電壓的影響電壓總畸變率95%概率大值（%）國標(biāo)限值（%）并網(wǎng)點(diǎn)光伏電站投入，系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行24h光伏電站未投入U(xiǎn)OE10kVI段UOE10kVII段HFW10kV0.720.592.11