虚拟同步发电机在一体化光伏建筑中的应用_程江鹏.pdf
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1、70 集成电路应用 第 40 卷 第 1 期(总第 352 期)2023 年 1 月Applications创新应用去稳定,难以为电网支撑起稳定的电压、频率3。虚拟同步发电机技术(VSG)能够控制并网逆变器模拟同步发电机的工作特性,使其具备与同步发电机相似的惯性、阻尼。将VSG技术应用到BIPV中,能够增强电力系统的稳定性,极大地提高光伏发电系统的抗扰动能力。1 BIPV应用现状 1.1 BIPV技术BIPV技术能将光伏发电产品与建筑物整合在一起。与传统的光伏方阵和建筑结合(Building Attached Photovoltaic,BAPV)不同,BIPV将光伏器材作为建筑物材料,使光伏器
2、材不仅承担发电作用,更成为建筑物结构的一部分4。BIPV在设计阶段就将光伏器材作为建筑物一部分进行考虑,是光伏与建筑物集成的高级形式,对光伏器材的要求更高。而BAPV一般在建筑物完成后再布置光伏器材,不仅存在重复施工的问题,也会增加建筑物负0 引言受到光照强度的影响,光伏发电系统存在随机性、间歇性的特点,产出的电能电压、频率波动较大,与电网电压存在较大差异,难以直接并入电网。并网逆变器作为太阳能发电单元与电网之间的连接口,可以将电压波动剧烈的电能转化成稳定的交流电以满足负载要求或者并入电网1。与传统的同步发电机不同,光伏发电系统中的并网逆变器不存在旋转部件,这意味着光伏发电系统缺乏惯性和阻尼,
3、导致光伏发电系统对电网波动响应速度较快2。在电网功率波动时,光伏发电系统的功率输出容易失去稳定。随着光伏建筑一体化在生产生活中的广泛应用,光伏发电系统在整个发电系统中的占比越来越高。与之对应的是传统火力发电采用的同步发电机占比逐步降低,整个电力系统的阻尼与惯性随之减少。这使电力系统在受到外界干扰或故障时容易失作者简介:程江鹏,中交第三航务工程勘察设计院有限公司:研究方向:电力系统优化与智能控制技术。收稿日期:2022-10-21;修回日期:2022-12-22。摘要:阐述光伏建筑一体化技术(Building Integrated Photovoltaic,BIPV)能够将传统建筑与太阳能结合起
4、来,充分利用建筑外表面受到的光照并将其转化为电能,实现低碳环保。然而光伏发电存在着间歇性、随机性的特点,且光伏系统使用的电力电子逆变器缺乏惯性和阻尼,响应速度快,这会对电网的稳定性造成影响。虚拟同步发电机技术(Virtual Synchronous Generator,VSG)能使并网逆变器具备同步发电机(SG)的工作特性,使之具有与其相似的转子惯性和阻尼,从而提高光伏系统的并网稳定性。关键词:虚拟同步,光伏发电,电网稳定性。中图分类号:TM615 文章编号:1674-2583(2023)01-0070-03DOI:10.19339/j.issn.1674-2583.2023.01.025文献
5、引用格式:程江鹏.虚拟同步发电机在一体化光伏建筑中的应用J.集成电路应用,2023,40(01):70-72.虚拟同步发电机在一体化光伏建筑中的应用程江鹏(中交第三航务工程勘察设计院有限公司,上海 200032)Abstract This paper expounds that Building Integrated Photovoltaic(BIPV)can combine traditional buildings with solar energy,make full use of the light on the exterior surface of buildings and co
6、nvert it into electric energy to achieve low-carbon environmental protection.However,photovoltaic power generation has the characteristics of intermittence and randomness,and the power electronic inverter used in the photovoltaic system lacks inertia and damping,and the response speed is fast,which
7、will affect the stability of the grid.Virtual Synchronous Generator(VSG)technology can make the grid-connected inverter have the working characteristics of synchronous generator(SG),and make it have similar rotor inertia and damping,thus improving the grid-connected stability of photovoltaic system.
8、Index Terms virtual synchronization,photovoltaic power generation,grid stability.Application of Virtual Synchronous Generator in Integrated Photovoltaic BuildingCHENG Jiangpeng(CCCC 3rd Harbor Consultants Co.,Ltd.,Shanghai 200032,China.)Applications 创新应用集成电路应用 第 40 卷 第 1 期(总第 352 期)2023 年 1 月 71重,影响
9、建筑美观。BIPV有着广大的应用前景。1.2 BIPV研究现状目前BIPV的主要研究方向集中体现为BIPV发电效率影响因素及优化方法、BIPV发展前景、经济效益、结构强度等方面。任小玲5等对BIPV在实施阶段的成本及运营阶段的效益进行分析,指出从整个建筑生命周期来看,BIPV的经济效益有着很大的潜力。余杰6对BIPV中的光伏组件安装方案进行研究,得到不同安装方式下提高光伏组件太阳能转化效率的方法。1.3 BIPV特点BIPV的优点:(1)BIPV使建筑物充分利用光伏发电技术,将太阳能转化为电能且无任何污染产生。(2)BIPV技术作为分布式电源的一种,能够就近为建筑提供生产生活所需的电能,这大大
10、减少了电能在传输过程中产生的损耗,提高了电能利用率。(3)BIPV技术使光伏组件成为建筑物结构的一部分,充分利用建筑物的外表面,提高了建筑物的空间利用率。BIPV的缺点:(1)BIPV作为近几年逐渐兴起的技术应用,其光伏组件的清洁、维护设备尚有欠缺。由于BIPV中的光伏组件一般位于建筑物外立面或屋顶,人工清洁、维护存在诸多不便。这将极大影响BIPV的适用性。(2)BIPV作为分布式电源的一种,使用逆变器作为光伏发电系统与电网之间的并网接口。与传统火电、水电中的同步发电机不同,并网逆变器没有惯性和阻尼,导致其对扰动的响应速度较快,无法缓冲电网波动。随着BIPV技术的广泛应用,光伏发电系统在整个发
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