Harmonic Mitigation in Solar Photovoltaic Integrated Power Distribution Networks

Nguyễn Phúc Huy, Nguyễn Thị Thanh Loan

Main Article Content

Abstract

Small and medium-scale Photovoltaic Solar Powers (PV) are distributedly connected in wide range distribution power networks with many benefits. However, for the inherent characteristics of power electronic devices, the inverters produce harmonic currents. These harmonics propagate to all points causing unexpected effects. With many compensated capacitor banks installed on the network, the resonances may be occurred at the propagated frequency leading to amplify the effects significantly. This paper presents the harmonic generation characteristic of PV inverters. A simulation model was built to analyze the harmonic in a PV connected distribution power network at Northern of Vietnam. The frequency scan was applied to show resonance points and to analyze the propagation of harmonics. Consequently, passive harmonic filters were proposed to be a suitable solution to keep total harmonic distortions under the limits.

Article Details

References

30/2019/TT-BCT. (2019). Sửa đổi bổ sung một số điều thông tư số 39/2015/TT-BCT ngày 18 tháng 11 năm 2015 của Bộ trưởng Bộ Công Thương quy định hệ thống điện phân phối.
Amirnaser Yazdani, R. I. (2010). Voltage-Sourced Converters in Power Systems. Wiley-IEEE Press.
Barutcu, I. C., Karatepe, E., & Boztepe, M. (2020). Impact of harmonic limits on PV penetration levels in unbalanced distribution networks considering load and irradiance uncertainty. International Journal of Electrical Power & Energy Systems, 118, 105780. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.ijepes.2019.105780
Chidurala, A., Saha, T., & Mithulananthan, N. (2015). Harmonic characterization of grid connected PV systems & validation with field measurements. 2015 IEEE Power & Energy Society General Meeting, 1–5. https://doi.org/10.1109/PESGM.2015.7286198
CIGRE WGB4.67. (2019). AC side harmonics and appropriate harmonic limits for VSC HVDC (Technical Brochures).
Das, J. C. (2017). Harmonic Generation Effects Propagation and Control (1st ed.). CRC Press.
Đoàn Đức Tùng, N. mnh N. (2019). Phương pháp giảm thiểu sóng hài từ hệ thống điện mặt trời và tải phi tuyến. Tạp Chí Khoa Học và Công Nghệ Đại Học Đà Nẵng, 17(5), 6.
Hsieh, W.-L., Lin, C.-H., Chen, C.-S., Hsu, C. T., Ku, T.-T., Tsai, C.-T., & Ho, C.-Y. (2011). Impact of PV generation to voltage variation and power losses of distribution systems. 2011 4th International Conference on Electric Utility Deregulation and Restructuring and Power Technologies (DRPT), 1474–1478. https://doi.org/10.1109/DRPT.2011.5994129
IEEE Std 519-2014. (2014). IEEE Recommended Practice and Requirements for Harmonic Control in Electric Power Systems. IEEE Std 519-2014 (Revision of IEEE Std 519-1992), 1–29. https://doi.org/10.1109/IEEESTD.2014.6826459
Ismael, S. M., Abdel Aleem, S. H. E., Abdelaziz, A. Y., & Zobaa, A. F. (2019). State-of-the-art of hosting capacity in modern power systems with distributed generation. Renewable Energy, 130, 1002–1020. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.renene.2018.07.008
J Arrillaga, N. R. W. (2003). Power System Harmonics Second Edition. Wiley Press.
Lê Đức Tùng, N. Q. M. (2020). Phân tích, đánh giá và giảm thiểu sóng hài trong hệ thống điện khi có kết nối hệ thống Pin năng lượng mặt trời. Tạp Chí Nghiên Cứu KH&CN Quân Sự, 67(6), 5.
Math H. J. Bollen, F. H. (2011). Integration of Distributed Generation in the Power System (1st editio). John Wiley & Son.
N. Đ. Hậu. (2022). Báo cáo Khoa học và công nghệ trong chuyển dịch năng lượng tại Việt Nam. Hội Thảo Quốc Tế Chuyển Dịch Năng Lượng Đào Tạo Nhân Lực, Nghiên Cứu và Công Nghệ, Đại Học Điện Lực.
Renukadevi V., & Jayanand, B. (2015). Harmonic and Reactive Power Compensation of Grid Connected Photovoltaic System. Procedia Technology, 21, 438–442. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.protcy.2015.10.067
SonLaPC. (2021). Hồ sơ kỹ thuật lưới điện trung áp Mai Sơn, Sơn La.
Tortoreli, M., Russell, P. E., Baltas, P., & Morris, J. A. (1987). Harmonic Distortion Propagation in Distribution Systems with Utility Interactive Photovoltaic Systems. In A. Goetzberger, W. Palz, & G. Willeke (Eds.), Seventh E.C. Photovoltaic Solar Energy Conference (pp. 182–186). Springer Netherlands.
Viện Năng Lượng. (2016). Quy hoạch phát triển điện lực tỉnh Sơn La giai đoạn 2016-2025 có xét tới năm 2035.
Vinayagam, A., Aziz, A., PM, B., Chandran, J., Veerasamy, V., & Gargoom, A. (2019). Harmonics assessment and mitigation in a photovoltaic integrated network. Sustainable Energy, Grids and Networks, 20, 100264. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.segan.2019.100264
Zeb, K., Uddin, W., Khan, M. A., Ali, Z., Ali, M. U., Christofides, N., & Kim, H. J. (2018). A comprehensive review on inverter topologies and control strategies for grid connected photovoltaic system. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 94, 1120–1141. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.rser.2018.06.053