浅谈35kV及以下油浸式光伏变压器的运行特性

浅谈35kV及以下油浸式光伏变压器的运行特性
发布时间：2021-05-07T02:59:04.969Z 来源：《中国电业》（发电）》2021年第1期作者：郑会奇
[导读] 据悉，2021年我国光伏将进入平价上网阶段，产业规模将持续扩大。

中电电气（江苏）变压器制造有限公司镇江 212200
摘要：35kV及以下油浸式光伏变压器是光伏发电系统最为重要的电气设备之一，本文通过研究光伏发电的出力特性，模拟光伏变压器的运行特性，使油浸式光伏变压器的容量选型趋于合理，以此改善光伏发电的经济性。

本文通过对光伏发电的出力特性、典型日逐时发电的出力特性曲线的研究，探索油浸式光伏变压器的运行特性。

关键词：油浸式光伏变压器;光伏发电的出力特性;运行特性
1前言
据悉，2021年我国光伏将进入平价上网阶段，产业规模将持续扩大。

光伏平价上网的大趋势对光伏发电的技术革新及相关产业链的经济性提出更高的要求，研究光伏发电的出力特性和光伏变压器的运行特性已经迫在眉睫。

传统的油浸式光伏变压器设计没有清晰的运行特性做参考，通常只能依据油浸式电力变压器的负载导则及设计规范，但与光伏发电的实际工况相差甚远，经济性较差，无法适应光伏平价上网的大趋势。

在实际运行中，由于光伏发电的日负荷变化巨大，日均70%时间处于近乎空载状态，而且光伏电池片的年均效率逐年衰减，20年效率累计衰减超过15%以上，导致传统的油浸式光伏变压器安装容量较大、容量利用率较低，经济性较差。

常规油浸式光伏变压器安装容量往往按照满足瞬时或短时负荷，并考虑一定过负荷倍数及绝缘寿命后确定，这种传统方法已经无法适应。

本文根据光伏发电的出力特性，探索研究油浸式光伏变压器的运行特性。

2光伏发电出力特性的研究
2.1光伏基地各月份光照强度及出力分布研究
以甘肃某1000MW光伏基地为例，该光伏基地5月份光照强度最大，6月份和7月份次之，按照典型的日光照强度曲线可以推测光伏基地最大出力大约820MW，大约82%负载率，超过80%出力的时间不超过年总光照强度的0.5%；典型日白天平均出力460MW，白天大约46%负载率；全天等效平均出力380MW，全天大约38%负载率；白天可发电有效时段内，全年约60%的情况出力在370MW以下，30%以下的出力占到全年的50%，光伏基地等效年利用小时数为1692小时，平均等效全年白天出力不高于38.6%，平均等效全年全天出力不高于19.3%；
2.2）各月份典型日的光伏发电出力特性曲线研究
根据甘肃某1000MW光伏基地光伏发电出力特性，对各月份典型日光照强度逐时拟合曲线进行微分计算，可以得出光伏基地各月份典型日光照强度逐时拟合曲线（图1）、各月份典型日逐时发电出力特性曲线（图2）、各月份典型日平均发电出力（图3）：
2.3）各种天气情况下的光伏发电日出力曲线研究
从下图的不同天气情况下白天不同时间段的光伏日出力曲线可以看出，晴天时光伏日出力曲线更接近与正弦波的正半周，基本都在7点到19点区间内，日最大峰值功率不足80%，其它非理想天气情况下光伏出力减弱；我们根据时间-功率正弦曲线研究油浸式光伏变压器的运行特性可以满足所有天气状况，具备典型的实用价值；
(1)天气特征
2.4）光伏发电的谐波含量研究
光伏发电的核心设备为并网逆变器，并网逆变器输出的谐波含量对油浸式光伏变压器的安全运行影响较大，研究光伏发电的谐波含量对变压器的运行特性尤为重要。

谐波含量变化曲线参见下图3及图4；
图3是不同天气情况下的谐波含量变化曲线（以最严重的三次谐波为例）
由图3、图4可以看出，在功率较高阶段的谐波含量是处于较低水平，谐波含量对变压器的运行特性影响较小。

3油浸式光伏变压器的运行特性研究
3.1）油浸式光伏变压器的模拟正弦负载曲线
4结论
根据典型月份光伏发电出力曲线、典型日逐时发电出力特性曲线、光伏发电的谐波含量变化曲线的特点，结合油浸式光伏变压器的经济性、节能型要求，模拟油浸式光伏变压器的正弦功率曲线，完全可以覆盖光伏发电的各种工况，可以做为油浸式光伏变压器的运行特性。

该运行特性可以切实有效的解决传统油浸式光伏变压器经济运行较差、容量利用率较低的问题。

油浸式光伏变压器整体结构更加紧凑，更适用于光伏升压逆变一体机的发展趋势。

参考文献
[1]姚天亮吴兴全基于光照强度曲线微积分的光伏发电特性分析电力与能源进展2018.6
[2]谢毓城.电力变压器手册[K].北京：机械工业出版社
[3]GB/T1094.7-2016《电力变压器第7部分：油浸式电力变压器负载导则》。