余电的消耗形式如图1所示,余电真的会进入电网的源头吗?
图1
通俗的说,并网逆变【biàn】器跟随大电网的电压的幅度和相位,不能【néng】改变大【dà】电网的【de】电压【yā】,只能往上送电流,因此被看做【zuò】电【diàn】流源。如图2所【suǒ】示,逆变器与电网的等效【xiào】关系是带有【yǒu】N个【gè】负载(R和L)的电流源I(逆【nì】变器【qì】)与电压源U(电网)的并联。
图2
如【rú】图3所【suǒ】示,能量【liàng】从逆变器流向电网的过程中【zhōng】不断【duàn】地被消耗,在真正流至【zhì】电【diàn】网前被消【xiāo】耗完,可能有少【shǎo】量没有被消耗流向电网造【zào】成轻【qīng】微的冲击,一般在考虑光【guāng】伏系统接入【rù】量的【de】时候通过对装机容量的【de】限制已经基【jī】本避免了对电网【wǎng】造成冲击的【de】问题。
图3
装机容量【liàng】的限制【zhì】,如图4所示G是日常电网【wǎng】的出力特性曲【qǔ】线,当存在光伏【fú】发【fā】电【diàn】PV时,电网出力【lì】特性曲线变为G’。
图4
但在白天照【zhào】射【shè】到组件【jiàn】的光强强弱【ruò】会随着云【yún】或其他【tā】遮挡物【wù】的影响产生变化,如图5所示,在有遮挡物【wù】的【de】情况下,PV的功率下降,电网功率上升,当遮挡物消【xiāo】失时,PV的功【gōng】率回升,电【diàn】网【wǎng】功【gōng】率再次下降。
图5
通【tōng】过以上的说明不【bú】难【nán】看出,光伏发电会对电网的稳定【dìng】造成些许影【yǐng】响,所幸该影响是有限的【de】也是【shì】可控的。
如图6所示,通过升压确保了电流向外的流向。
图6
如【rú】图7所示【shì】,而实【shí】际情况下,逆变器侧电网电压并不等【děng】于【yú】并网点的电【diàn】压。
图7
U是并网点的电压,U’是逆变【biàn】器侧电网电压,在实【shí】际情【qíng】况下逆【nì】变器【qì】与并网【wǎng】点【diǎn】的距离较远【yuǎn】,存在线阻R,U’=U+IR。
当存【cún】在高阻抗问题,会引起输【shū】出电流【liú】震荡,而【ér】后【hòu】跳脱,逆变器会进入Fault状态并产生报错,也就是我们常【cháng】见到【dào】的电【diàn】网电压超限和电网【wǎng】频率【lǜ】超限【xiàn】。
下面我们【men】以逆【nì】变【biàn】器输出最大交流电25A为例,最大交【jiāo】流【liú】功率为5100W,最大【dà】交流电【diàn】流【liú】为【wéi】25A,并【bìng】网点【diǎn】电压为220V,使用YJV-3*4mm²、YJV-3*6mm²、YJV-3*6mm²进行对比。(由于大部【bù】分【fèn】逆【nì】变器的最大交【jiāo】流电流都小于40A,故使用经验值:每mm²的铜芯交流线【xiàn】缆可承载3~5A的电流【liú】。)
①YJV-3*4mm²:百米线阻0.4375Ω,
U’=U+IR=220V+25A*0.4375Ω≈230.9V
P=IR²=25A*0.4375Ω²≈4.6W
Q=Pt=4.6W*6h*365=10074Wh=10.074KWh
②YJV-3*6mm²:百米线阻0.29Ω,
U’=U+IR=220V+25A*0.29Ω=227.25V
P=IR²=25A*0.29Ω²≈2.1W
Q=Pt=2.1W*6h*365=4599Wh=4.599KWh
③YJV-3*10mm²:百米线阻0.175Ω,
U’=U+IR=220V+25A*0.175Ω≈224.4V
P=IR²=25A*0.175Ω²≈0.8W
Q=Pt=0.8W*6h*365=1752Wh=1.752KWh
通过【guò】以上计算不难看【kàn】出,线径越粗对逆变器端的电网电压【yā】影响越小,正常工【gōng】作的【de】时间【jiān】也会【huì】变长【zhǎng】,且耗费的能量【liàng】就越少,上述是【shì】以最大【dà】输出【chū】电流【liú】为25A的逆变器来计算的,如果是大型项目【mù】耗费的能量就【jiù】很可观【guān】了。
注:为了便于理解及计算,并未算入感性负【fù】载,若【ruò】加入的话对【duì】比将会更明显;交流电计算稍微复杂一些,由于不影【yǐng】响结【jié】果【guǒ】计算【suàn】方【fāng】式用的是直【zhí】流电【diàn】的算法【fǎ】,便于理解【jiě】。