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国际期刊的Photoenergy/2020年/文章
特殊的问题

太阳能:新趋势在网格集成光伏系统

把这个特殊的问题

研究文章|开放获取

体积 2020年 |文章的ID 2412780 | https://doi.org/10.1155/2020/2412780

乔安Laveyne,迪米特·Bozalakov,迎接Van Eetvelde列文范德维德, 太阳能电池板取向影响太阳能在低压配电电网的集成”,国际期刊的Photoenergy, 卷。2020年, 文章的ID2412780, 13 页面, 2020年 https://doi.org/10.1155/2020/2412780

太阳能电池板取向影响太阳能在低压配电电网的集成

客座编辑:马可·里维拉
收到了 2019年10月11日
修改后的 2019年12月27日
接受 2020年1月10
发表 2020年2月01

文摘

在比利时,以及许多其他国家,屋顶的太阳能电池板正在成为一种无处不在的分散能源生产。份额的增加这些分布式安装然而强加许多低压配电电网运营商的挑战。他们必须保持电网的电压水平和电压平衡,往往监管要求提供足够的接待新能源生产设施的能力。通过将太阳能板在不同的倾向和方位角度,电力生产资料可能转向使更多的与住宅能耗概况。在这篇文章中,它是调查如果太阳能电池板的取向可以减轻影响住宅低压配电电网的集成问题。太阳能电池板安装的一个改进的仿真模型,用于模拟对住宅分布网格的影响。保持尽可能接近真实的环境,真正的辐照数据和使用现有的网格模型。开发模型的评估结果对电网的影响。

1。介绍

日益增长的兴趣可再生能源在世界各地受到众多因素的影响,尤其是增加对环境问题的认识,传统本土能源的枯竭,技术的进步导致降低安装成本。能源市场的自由化在世界大部分地区授权私人商业和公共聚会都为全球可再生能源生产安装分散可再生能源系统(dre)在当地的水平。这些系统通常的主要能源太阳能、风力、供热、发电或水力发电。弗兰德斯,比利时北部,人数增加了壮观的太阳能和光伏(PV)系统,从2006年之前几乎没有超过242.000在2016年底。97%的安装都是国内安装容量小于10成为朝鲜劳动党和连接到本地低电压(LV)网格。总装机容量达到2.2 GW以上到2018年底(1]。

服饰业的变量性质网格集成带来了挑战,特别是在高浓度等LV网格与住宅屋顶PV。高浓度的光伏系统在LV馈线结合光伏生产曲线的典型住宅不匹配负载概要文件可以导致沿馈线电压扰动或拥挤的馈线或变电站2- - - - - -5),减少电网的电能质量。

为了减轻这些问题,配电系统运营商(DSO)大小网格根据每个服饰业安装的峰值功率和负载连接到支线,有效扩界网格尺寸。抽头兑换商在变电站提供另一种减排努力。两个选项但是不可取在宽范围内(由于金融方面6]。有功功率缩减,服饰业安装离线当馈线变得拥挤,是一个更具成本效益的解决方案,但常常会导致大的电压振荡不安网格(7]。

大多数州都通过电力电子转换器连接到电网。创新的变换器拓扑(8]或控制策略来减轻影响的电网上的每个服饰业安装或甚至提供grid-supporting最近开发的特性。这些可以基于无功功率注入支持电网电压(9),“软”实力缩减使用电压下垂控制[10),或两者的结合11]。这些解决方案使用现有的变频器硬件和可以以低成本来实现。然而,由于网格码目前不需要这些先进控制策略,为变频器制造商几乎没有动力来实现他们的产品。

在本文中,一个可能的解决方案,不可能依靠昂贵的硬件或软件升级了。它已经表明,不同的水平和垂直方向的光伏电池板可以受益整个电力系统通过增加光伏电力生产和消费之间的巧合(12]。事实上,通过改变方向,典型的光伏生产峰值可以被夷为平地,中午和电力生产可以在早晨和傍晚,转向更好地匹配典型住宅消费资料。不同方向的影响,光伏电池板的安装在能源生产曲线和相应的影响分布网格将被调查。本文对现有的研究在以下方式:(我)取向的影响光伏电池板拥堵和电压概要文件检查当地的LV网格(2)方法计算产量和生产面向任意曲线的光伏系统基于有限数量的必需的参数和使用一个anisotropic-all-sky模型更适合和西欧各向同性模型条件比普遍(3)模拟基于真实住宅加载配置文件和网格参数提供一个现实的和准确的验证研究的目标

在本文中,比利时的效果进行测试和评估。然而,任何任意选择的方法,是有效辐照数据可用的位置。

本文的其余部分的结构如下。以下部分描述了改进的模型用于计算任意面向光伏电池板的收益率仅基于两个辐照参数和温度参数,和规范的数据表中找到任何光伏面板。相应地,第三部分论述了光伏逆变器模型和评估的准确性结合PV-inverter模型通过比较他们真实收益率测量。之后的部分引入了网格模型代表一个典型的欧洲住宅LV馈线。演讲后的网格模型,结果对电网的影响,沿着馈线电压概要通过改变光伏面板连接服饰业设施的方向进行了讨论。最后,最后一节介绍了这次调查的结论和进一步研究的建议。

2。光伏模型

2.1。太阳辐照度

光伏系统的输出依赖于接收到的太阳辐照量的活性表面光伏电池板与辐照度有直接(梁)和扩散组件(13]。直接辐射光束的强度是高度依赖于入射角 ,阳光的角度是表面上的表面光伏面板的正常。这种几何关系可以被描述的几个角度(14),如图1改编自(15]。

的倾斜角度的表面光伏面板水平; 天顶角,垂直之间的角度和阳光; 表面方位角,夹角的南部和正常的光伏面板表面在水平面投影,东部与南部被消极的西部和南部被积极;和 是太阳方位角,类似 南和阳光之间的角度在水平面投影。

简单的三角函数允许我们计算入射角 作为

计算散射照射在光伏面板的强度,本文使用的改编版本anisotropic-all-sky模型提出了(15]“全天分布”,而不是更简单的各向同性模型常用于文学。各向同性模型提供准确的计算散射辐射在倾斜表面阴暗的天空下,但往往会低估在晴朗的天空。相反,模型假设各向异性分布晴朗的天空下表现良好但高估阴暗的天空下。因为比利时蒙上阴影和晴朗天空的情况,本文中使用的次全天分布结合各向同性和各向异性的假设最大的准确性。

倾斜的总辐照表面被求和计算射线的强度辐射和散射辐射: 在哪里 总辐照在倾斜表面光伏面板的W / m2, 总辐射水平表面上, 是总散射辐照在水平的表面上。

最后两项的方程代表了各向异性分布。在阴云密布的天空,当大多数的总辐射的形式扩散组件参数 成为零模型还原为各向同性分布。散射辐射存在时,模型倾向于各向同性变体。

2.2。太阳能电池板输出

总辐照度 知道,太阳能电池板的输出功率与额定功率和效率可以计算。在本文中,我们使用一种修改版的光伏模型开发的(16]中描述17),输出功率只是依赖 和光伏模块温度 : 在哪里P直流条件下的输出功率是光伏面板吗 , 的输出功率是光伏板在标准测试条件(STC)), 是照射在标准电话,通常是1000 W / m2, 是瞬时相对效率, 是系统效率, 是优质的辐照度和温度正常值根据

参数 正常化光伏面板的效率,这是测量在STC,辐照度和温度的瞬时值,考虑到光伏面板的温度依赖性。这是由瞬时相对效率

系数 经验决定的。(17]描述了测量来自16个不同的晶体硅(同单晶硅模块在意大利,联合研究中心的这里考点。这些将在本文中使用。

模块温度 从环境温度可以估计吗 通过

参数 描述模块的自热事件辐照和是由光伏面板的安装系统。屋顶集成系统升温更快(ct= 0.056°厘米2比独立的安装/ W) (ct= 0.02°厘米2/ W) [18]。

风速和风向不包括在计算中 ,人们普遍认为这使计算过于复杂并没有显著提高模型的准确性(16]。

最后, 描述了附加的系统损失等铭牌偏差(-5%)、模块不匹配(-1.5%)、欧姆电缆损失(-1.5%),和污物(-1%)、确认操作经验,这篇文章的作者和(18]。在本文中,这些损失被认为是静态的。光伏模块也认为是使用一个连续的最大功率点跟踪翻译(MPPT)逆变器。

比利时皇家气象研究所(RMI)为我们提供了一个数据集包含三年的10分钟平均的参数 , , ,以及 ,在佛兰德斯来衡量在一个中央位置。

2.3。光伏逆变器模型

光伏逆变器将两个复杂电力电子阶段结合到一个设备之间放置光伏电池板和主电网。第一阶段通常由直流-直流提升转换器控制光伏电池板的电压,这样他们操作或接近最大功率点(MPP)。第二阶段是一个开关型逆变器,将光伏电池板产生的直流电转换为交流电适合注射在主电网,通常在统一功率因数(PF)。合并后的计算效率 注入电网的电力

的功率损耗 在一个逆变器包括静态和动态的部分。本质上是静态的部分电力消耗的控制逻辑等辅机沟通(以太网、显示器、…)。损失的动态部分包括半导体开关、磁组件,和布线和电容器损失依赖于当前,因此电力流经它们。

数表和文学,Euro-efficiency值通常是方便地用作一个近似总逆变损失的欧洲传统的安装使用(19]。这是描述为

这个假定逆变器将在最大功率工作20%的时间,48%的时间在一半的最大功率,等等。在本文中,我们评估光伏系统的输出功率在不同角度和方位角》,可能导致截然不同的权力制度强加给逆变器比传统的案例。在[20.),一个简单的数学模型,描述了太阳能逆变器的效率曲线提出了可变负荷下: 逆变器的额定功率和系数A、B和C的参数表示逆变器的效率在某些点沿着逆变器效率曲线。的作者(20.分别]建议的效率, ,0.2,1因为这些代表弯曲点和结束点在一个典型的光伏逆变器的效率曲线。与 在这些点的数据表,解决线性方程组收益率参数,B和c,这些可以用于计算每个发生负载下的逆变器效率。在本文中,我们还添加了一个额外的静态损失-1.5%由于逆变器的铭牌偏差。

2.4。网格模型

段落讨论的结合光伏逆变器模型1和2让我们模拟现实交流能源生产资料任意取向的光伏系统,基于RMI提供太阳能测量。在这个段落中,我们应用此模型和输入数据现实LV馈线网络调查不同方向的影响电网的电能质量和效率。

LV馈线网络模型中使用本文提供的斯洛文尼亚DSO电镀Gorenjska [21]。它由一个复杂的三相系统10副馈线和78节点。网格的单线图在图中进行了描述2。馈线的长度部分节点之间从10到176米,横截面从16到150毫米2。MV / LV Dyn5类型的变压器和标称功率为250 kVA,短路电压的4%,而空载损失325 W和带负荷损失是3250 W,分别。主要和次要的标称电压20 kV和0.4 kV,分别。二次侧的电压将1.05 p.u。这是一个典型的设置使用的DSO为了避免欠压时最遥远的客户高负荷条件。松弛的三相短路功率总线100 MVA。

这给料机配置被选中,因为它代表一个典型的欧洲住宅,农村馈线。

线路图上的点表示与服饰业的节点被添加。有6三相服饰业,使用一个黑点,随着红点标志着单相连接服饰业。所有的数据表列出相连接和额定功率1。单相连接dre召开的朝鲜劳动党全国2和5之间的额定功率,典型的住宅安装。


三相连接服饰业 单相连接服饰业
服饰业 额定功率千瓦 连接 服饰业 额定功率千瓦 连接

服饰业4 21.75 美国广播公司 服饰业14 1。5 c
服饰业6 51.7 美国广播公司 服饰业20. 1。5 b
服饰业9 52.5 美国广播公司 服饰业21 1。5 c
服饰业24 15 美国广播公司 服饰业22 1。5 一个
服饰业47 45 美国广播公司 服饰业31日 1。5 一个
服饰业59 22.5 美国广播公司 服饰业41 1。5 c

所有三相服饰业已经存在于现有的LV网格模型。添加额外的单相服饰业。他们的位置是在馈线,这样做得相当均匀服饰业没有额外的电压不平衡。检查倾斜的影响,选择最优35°角作为起点。然后,单相服饰业的峰值功率增加了过电压发生在喂食器。然后使用这些数据作为输入数据的所有63方向。

负载消耗资料也住宅类型,生成的技术提出了(22]。在这篇文章中,所有负载都假定 所有加载基于15分钟,视在功率之和的加载如图3。加载配置文件生成一年总共给35136的值。

开源OpenDSS软件作为仿真工具。OpenDSS开发和分布式电力研究所(EPRI) (23),是一个全面的和灵活的工具,完全模拟电网络(24]。在这篇文章中使用的模拟方法是改编自(25]。

检查周期为一年,季节性变化在两个光伏生产和消费模式。都在15分钟的基础上,产生35136仿真步骤/模拟光伏取向。63年总方向是模拟的,分为9批7模拟。每一批的方位是不同的从-90°到+ 90°30°的步骤,0°是地理的南方,而倾斜角度保持不变。在0°倾角开始第一批(水平),增加了11.5°每一批直到到达80.5°。最后一批是模拟在90°倾角,以避免投影效果。

在考虑LV网格,RES的普及率相当高。高产量和低负荷期间,普及率高的网格分布可再生能源可能遇到过电压在远点的MV / LV配电变压器。为了防止过电压等电能质量问题,从电网断开服饰业是在一定时期。

仿真的目的是调查不同光伏方向如何影响(我)太阳能光伏生产总(2)光伏生产限制过电压的条件(3)光伏生产注入电网的数量,因为光伏生产和负载消费资料之间的不匹配(iv)PV取向的影响电网的电能质量

与时间序列模拟执行,相应的值向量的太阳辐照和负载概要文件为每个时间步模拟。假设在某种情况下节点22到24过电压的经验,然后服饰业22和24将立即关闭时间步和仿真将进入下一个步骤。因为discretisation 15分钟间隔的数据集,但是这将导致大量缩减,这可能不会发生在现实中。在实践中,RES 24前将关闭RES 22这足以防止过电压和它可能不是必要关掉RES 22。为了克服这个缺点的时间序列模拟和防止假过压跳闸,一个内部循环。这个内部循环访问只有一个过电压的问题发生。在这个循环,一步的设置权力逐渐增加5%的名义最大设定值将旅行服饰业在过电压的情况下,而不是一个接一个。

3所示。仿真结果

3.1。光伏系统模型评价

评估提出了光伏系统的性能模型,我们模拟两个现有光伏系统访问规范和每年的能源生产中包含在同一年内提供太阳能辐照数据集。光伏系统的选择,因为他们自由站和自由(自我)的阴影效果。这项研究的结果发表在表2。进一步规范提供了表3附录。


光伏系统 光伏系统B PVWatts
测量 模拟 测量 模拟 测量 模拟

2014年 2434千瓦时 2414千瓦时 4414千瓦时 4381千瓦时 - - - - - - - - - - - -
2015年 2512千瓦时 2484千瓦时 4592千瓦时 4508千瓦时 - - - - - - - - - - - -
2016年 2454千瓦时 2414千瓦时 4470千瓦时 4425千瓦时 - - - - - - - - - - - -
平均 2467千瓦时 2438千瓦时 4492千瓦时 4438千瓦时 919千瓦时 903千瓦时

模拟测量。

光伏系统参数 光伏系统 光伏系统B

直流电源安装 2.6千瓦 4.7千瓦
逆变器交流电源 2.6千瓦 5千瓦
类型 独立的 屋顶、自由站
经度 51.011556 51.012364
纬度 3.708222 3.710860
方位
倾斜的角度 35° 23°

我们还包括参考系统的模拟结果的NREL PVWatts计算器(26),在线光伏系统仿真工具由美国国家可再生能源实验室。这个免费的和易于使用的模拟器接受这个模型中使用许多相同的参数(如铭牌偏差,模块不匹配和逆变器效率),也是基于地面辐射测量。根据其技术手册(27),辐射模型是基于1990年佩雷斯算法(28),但与散射辐照的修改被视为各向同性之间的太阳角度90°和87.5°。它使用辐照数据每小时值,而本文中给出的模型提供了更多使用15-minute-based数据粒度。其他的差异包括在太阳能模块冷却风速的影响考虑在内,以及光致退化(盖子)现象。盖子是额外的长期暴露于光线时太阳能电池性能退化,在单晶太阳能电池(尤其突出29日]。因为它与硅太阳能电池的质量参差不齐,我们选择不模型提出了模型中的这种行为。

测量光伏输出的比较表明本文提出的光伏系统模型准确执行。输出的相对误差是1.18%和1.2%的A和B,分别和1.77%相比PVWatts的输出。在所有情况下,模型结果更保守。只注意PVWatts工具模拟标准太阳年,不是任意选择。

同时详细评估模型的性能超出了本文的范围,我们认为比较模型的输出和每年输出的光伏安装提供了足够的指示模型的性能。因为年产量由求和的间隔15分钟的模拟,偏差在每个仿真步骤也会总结,应该每年总有相当大的影响的结果。因为这不是这样,我们可以得出结论,执行充分的仿真模型。

3.2。PV总产量

4显示了PV总产量。这是每年输出能量的光伏系统模拟馈线的总和。(34.5:0]([倾斜角度:方位])模拟收益率每年256兆瓦的最大输出,而(90:-90)和(90:90)评分和105兆瓦,110兆瓦。这是可以预料到的,因为光伏系统的最优取向纬度的比利时被认为是[35:0]。可以在表中找到完整的数值结果4


输出(兆瓦) 方位
-90年 -60年 -30年 0 30. 60 90年

倾斜的角度
0 220.5 220.5 220.5 220.5 220.5 220.5 220.5
11.5 216.1 227.8 236.5 240.1 237.5 229.5 218.1
23 206.7 228.8 245.2 251.9 247.1 232.0 210.5
34.5 194.3 224.5 246.8 256.0 249.2 228.7 199.5
46 179.7 215.2 241.5 252.4 244.4 220.3 186.1
57.5 163.0 201.4 229.6 241.3 232.9 207.0 170.1
69年 144.3 183.0 211.4 223.0 214.9 188.8 151.4
80.5 123.6 160.5 187.1 197.7 190.6 166.1 130.1
90年 105.2 139.2 163.0 171.7 166.1 144.2 110.7

注意降低光伏电池板倾角一般仅略有降低光伏系统的输出,同时增加倾角导致迅速下降收益率一旦通过最优取向。这是由于特定的地理坐标的比利时和将会改变不同的纬度。它还表明偏离最优角度对光伏产量可能有严重影响。例如,偏离(34.5:0][11.5:-30]导致每年的产量下降7.6%。

3.3。减少光伏生产

5显示的数量缩减光伏生产。这个量化的光伏生产总量减少,从而失去了,在给料机由于过压条件下经历了太阳能逆变器。换句话说,它可能会生成额外的能量,如果没有发生过电压。如果逆变器的经历一个过压条件,它从电网断开,直到过压条件已经结束。

的类似的削减光伏能源光伏能源。事实上,随着光伏生产增加,过电压的可能性条件增加,因为网格必须吸收更多的太阳能光伏生产,导致电压升高。表5包含一个数值减少光伏生产每个方向的概述。


缩减(千瓦时) 方位
-90年 -60年 -30年 0 30. 60 90年

倾斜的角度
0 5838年 5838年 5838年 5838年 5838年 5838年 5838年
11.5 5716年 5970年 6149年 6222年 6168年 5994年 5760年
23 5447年 5918年 6273年 6414年 6352年 6039年 5541年
34.5 5098年 5758年 6242年 6454年 6430年 5961年 5264年
46 4703年 5503年 6086年 6357年 6333年 5754年 4911年
57.5 4270年 5128年 5816年 6154年 6085年 5406年 4497年
69年 3795年 4687年 5369年 5717年 5552年 4926年 4002年
80.5 3274年 4167年 4821年 5097年 4942年 4335年 3428年
90年 2805年 3666年 4274年 4510年 4358年 3793年 2933年

最大的光伏生产减少再次[34.5:0]取向,生产6.4兆瓦时丢失。最少的光伏生产丢失(90:90)方向,生产2.9兆瓦时的限制。

3.4。电网电能质量的条件下
3.4.1。给料机的损失

通过馈线电缆馈线损失能量损失。在我们的模拟,这是由OpenDSS内部计算软件。在LV喂食器等考虑,主要贡献是由于欧姆损失比例与线路电阻 和的平方的电流 流经电缆。

在网格服饰业,损失发生由于“内在的”能量流,从变压器负载,由于内在的能量流从服饰业本地负载。一般来说,在电网总馈电损失服饰业可以低于电网没有服饰业由于当地消费的能源,但如果生产和消费严重不匹配,这可能会导致更高的损失。

6代表了不同方向的支线损失相对于馈线损失如果没有出现在馈线服饰业。最后一个值计算额外的模拟运行光伏系统从馈线中删除,导致no-PV馈线损失4238千瓦时。这是作为一个参考价值与光伏系统存在阴谋馈线损失。表6包含绝对的数值结果每年馈线损失为每个方向。


给料机损失(千瓦时) 方位
-90年 -60年 -30年 0 30. 60 90年

倾斜的角度
0 5183年 5183年 5183年 5183年 5183年 5183年 5183年
11.5 5182年 5327年 5431年 5467年 5428年 5323年 5179年
23 5171年 5437年 5621年 5682年 5611年 5426年 5167年
34.5 5140年 5487年 5723年 5797年 5703年 5470年 5136年
46 5080年 5466年 5721年 5795年 5694年 5444年 5074年
57.5 4988年 5372年 5612年 5674年 5581年 5346年 4978年
69年 4865年 5211年 5412年 5452年 5380年 5182年 4849年
80.5 4721年 5000年 5140年 5153年 5107年 4968年 4700年
90年 4597年 4807年 4889年 4878年 4855年 4772年 4572年

模式再次明确,与最优取向明显高于损失角度。然而单独的方向之间的相对差异最为明显,与最优取向(34.5:0)导致1225千瓦时额外损失相比no-PV参考场景,只和极端(90:90)取向导致334千瓦时的额外损失。

注意,即使是最好的情况下(34.5:0),以粗体突出显示,增加服饰业馈线仍然产量增加1559千瓦时的损失的参考,no-DRES 4238千瓦时的结果。

3.4.2。相对于太阳能光伏生产支线损失

虽然到目前为止结果表明一个明确的趋势,有趣的是要注意,馈线损失有明显不同的配置文件比光伏产量低的倾斜角度。而后者只下降,而少量的权力在低角度倾斜,甚至在不同的方位角度,前有一个更加明显的减少损失。表7列出了光伏输出减少减少馈线的收益损失,两相比,最优(34.5:0)。


结合损失(千瓦时) 方位
-90年 -60年 -30年 0 30. 60 90年

倾斜的角度
0 -34.886 -34.886 -34.886 -34.886 -34.886 -34.886 -34.886
11.5 -39.285 -27.730 -19.134 -15.570 -18.131 -26.026 -37.282
23 -48.674 -26.840 -10.624 -3.985 -8.714 -23.629 -44.870
34.5 -61.043 -31.190 -9.126 0.0 -6.706 -26.973 -55.839
46 -75.583 -40.469 -14.424 -3.598 -11.497 -35.347 -69.177
57.5 -92.191 -54.175 -26.215 -14.577 -22.884 -48.549 -85.081
69年 -110.768 -72.414 -44.215 -32.655 -40.683 -66.585 -103.652
80.5 -131.324 -94.703 -68.243 -57.656 -64.710 -89.071 -124.803
90年 -149.600 -115.810 -92.092 -83.381 -88.958 -110.775 -144.075

7显示一个视觉块表的结果7。这表明减少之间的最优平衡馈电损失,同时最小化对光伏输出的影响达到减少光伏电池板的倾角。同时每年损失大约34兆瓦时,增加倾角的影响在合并后的结果是更加激烈。在高角度倾斜,降低光伏的输出有更大的影响比支线损失的下降,特别是在方位角度增加东或西。

3.4.3。电压不平衡

旁边的过电压情况下,网格与服饰业可以体验增加电压不平衡之间的阶段。这是由于单相负载和发电机,如光伏逆变器,而不是均匀分布之间的阶段增加生产和消费之间的不匹配的配置文件。结合沿馈线的过电压问题,这个电压不平衡进一步减少网格接待能力服饰业(30.]。住宅电网电压不平衡的数量有望成为未来更糟由于单相服饰业的不断增加和电动汽车等大型单相负载和热泵。

对于结果,我们只考虑零序VUF0(电压不平衡因素)和依靠VUF2。VUF2计算如下, 正序和依靠电压绝对值,分别。

依靠电压出现由于依靠电流的存在。一个完美平衡的三相系统只生成正序电流。如果一个不平衡,依靠电流也生成。这对旋转感应的机器是有害的,因为依靠电流产生一个转矩脉动在电网频率的两倍,导致额外的加热和振动和缩短机器的使用寿命。因此,EN50160 [31日)限制VUF2到2%。

类似于VUF2,VUF0计算代替 与零序电压 由零序电流的引入。

零序电流相位不平衡的另一个结果,导致电流流过中性导体。虽然EN5016不VUF强加限制0保持这个值,它仍然是重要的减到最少。增加通过中性线的电流会导致中性点转变,限制额外的服饰业的网格的接待能力。它也会导致额外的损失如果用于配电变压器Δ可能是配置。此外,它所示(11,30.,32]和[33),可以避免过电压减轻零序电流导致更少的限制权力和允许增加服饰业的渗透。

因为VUF变化在给料机,根据每个节点的加载和注射,在每个节点显示在一个box-and-whisker VUF阴谋。离群值代表的是红色标记。我们现在9取向的结果数据8

改变的方向的影响光伏电池板VUF的中位数0和VUF2是微不足道的。有轻微的相关性增加最优取向,即取向接近(34.5:0)配置文件,可以预期,因为在这些角度增加光伏输出功率。

还有一个相关性增加方位和积极的离群值的偏差。方位角越高,进一步确定异常值往往偏离上四分位数。这可以解释为越来越不匹配的光伏生产光伏系统面向西方,生产的峰值转向后几个小时,晚上住宅负荷曲线的峰值。在节点之间的相位失配单相光伏系统和负载存在,这种效应可以使不匹配更加明显,导致VUF更高。然而,在节点不是严重不匹配,VUF实际上应该降低由于更好的匹配。这确实是反映在中位数VUF保持不变。

3.4.4。电压概要

最后,我们调查的影响光伏定位节点的电压斜坡剖面沿最约束网格细分,如图2沿着路径节点2-11-13-14到25。改变光伏电池板的方向可以通过时间取代对电网电压的影响,更多的东方向导致电压峰值和早些时候,相反,更向南方向。这种效应将在网格领域最为明显的比例最大的光伏安装。此外,我们研究了影响阴天和晴天。

9显示平均电压的三相馈线以及三个不同的方位朝向最拥挤的道路-90°(东),0°(南),和90°(西方)的光伏电池板。限制数量的结果显示,倾斜角度在最优34.5°,保持不变,对电网电压的影响将是最直言不讳的。两天6月选择的同一周,一个多云的和一个晴朗。

将光伏电池板的方位取向对时间有一个明确的影响出现过压条件,和逆变器开始减少。在多云和阳光充足的情况下,最大电压达到之前中午在向东方向,转向中午在南方向和解决在下午晚些时候向西方向。效果当然是最明显的节点沿着馈线因为反向电压下降。效果会更肤浅的夏天以外的时间,但由于减少了太阳辐照和电力消费,增加过压条件的数量显著减少。

4所示。结论和进一步的研究

在本文中,不同方向的影响,光伏电池板拥堵和电压的当地LV网格检查。我们提出了一个仿真模型的光伏系统,辐射模型相结合,太阳能板模型,为了产生时间序列的光伏逆变器模型输出功率为任意方向和安装尺寸。提供比利时的气象数据集,这个模型展示了充分展现真实的光伏生产测量和另一个相比,受欢迎的光伏模拟工具。

生成的光伏生产资料被用作一个网格模拟输入,我们确定了年度光伏输出,减少光伏能源由于过压条件网格,网格的损失,和电压不平衡因素。

结果表明,最优取向对光伏输出最大化方位0°(朝南)倾角为34.5°。这种取向也会导致光伏电力的最高金额被过电压限制条件和最高的损失分布的网格。

改变方向角度对结果有明显的影响。例如,偏离-30°的方位和倾角为11.5°,缩减4.7%的下降导致的能量增益为305千瓦时,而电网损失减少6.3%或366千瓦时。然而,光伏总产量也下降了19500千瓦时,增长7.6%。这意味着,虽然损失缩减能源和电网损失减少,由此产生的总光伏能量也减少了由于光伏系统输出减少显著快于减少损失。表8包含每个方向的结果,量化系统损失的能量相对于最优取向。


能量损失(%) 方位
-90年 -60年 -30年 0 30. 60 90年

倾斜的角度
0 14.3 14.3 14.3 14.3 14.3 14.3 14.3
11.5 16.1 11.4 7.9 6.4 7.5 10.7 15.3
23 19.9 11.0 4.4 1。7 3所示。6 9.7 18.4
34.5 24.9 12.7 3所示。7 0.0 2。7 11.0 22.8
46 30.8 16.4 5.8 1。4 4.6 14.4 28.2
57.5 37.5 22.0 10.6 5.9 9.3 19.7 34.6
69年 45.0 29.4 18.0 13.3 16.6 27.1 42.2
80.5 53.4 38.5 27.8 23.6 26.4 36.3 50.8
90年 60.8 47.1 37.5 34.0 36.3 45.1 58.6

很明显,当优化最大可用的服饰业生产、改变太阳能电池板远离最优的方向角只会导致更多的损失的能量,因为光伏系统输出下降速度比缩减和电网损失。

然而值得注意的是,减少倾斜角度更直言不讳对电网的影响损失虽然不是导致严重的光伏输出功率下降。例如,减少从34.5°倾角在最优情况下到0°减少电网损失为10.6%,而光伏产量减少13.7%。与约束网格在某些情况下,这可能是一个可以接受的折衷。某种形式的经济补偿机制的DSO可能是必需的。

关于电压不平衡,结果表明:改变方向的光伏电池板的影响可以忽略不计。在实际电网进行仿真,发现VUFs远低于2%的最高水平,主要的结论是,大多数电网能够充分应对服饰业注入。虽然在某些细分网格,但它是有可能的,一些服饰业单位注入在同一阶段导致不平衡;在网格的整体,这些不匹配的混合。有一个小VUF方位角度的影响,进一步加强的结论是最好的工作在倾斜角度试图减少电网损失由不同的太阳能电池板方向。

同样值得注意的是:光伏电池板的不同方位方向产生深远的影响在一天中不同的时间可能出现过压条件,与东方向明显转向时间,早些时候,相反,向南面向后小时。这可以证明有用的情况下在特定时间网格必须避免拥堵。

进一步的仿真模型提出了抽象,可能可以调查研究。模型可能适用于允许多个方向/光伏系统,例如,当一个安装在一个东向和面向西侧,一个典型的发生在古典山墙屋顶。

数据可用性

辐照数据用于支持本研究的发现比利时皇家气象研究所提供的许可下,所以不能免费提供。请求访问这些数据应通过请求表单https://www.meteo.be/en/about-rmi/contact/contact-rmi/contact-form

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

确认

作者要感谢比利时皇家气象研究所提供的气象数据集和电镀Gorenjska提供配电线路参数。

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