分布式光伏发电运行控制技术研究 宋亚军

分布式光伏发电运行控制技术研究宋亚军

发表时间：2017-06-13T16:16:19.467Z 来源：《电力设备》2017年第6期作者：宋亚军

[导读] 摘要：同常规电源相比，间歇性和随机性是光伏发电的主要特点，在并网运行状态下，将一定程度上威胁电网电能的稳定性和质量。

（河南平高电气股份有限公司）

摘要：同常规电源相比，间歇性和随机性是光伏发电的主要特点，在并网运行状态下，将一定程度上威胁电网电能的稳定性和质量。光伏发电在并网运行状态下，可以被看做可以扰动源，该扰动源拥有较强的随机性，新时期，为了有效提升电网运行的稳定性，积极加强分布式光伏发电运行控制技术研究具有重要意义。

关键词：分布式；光伏发电；运行控制；技术

一、光伏发电系统概述

（一）独立式光伏发电系统

该系统指的是电网没有同光伏发电系统进行连接，本地负载的发电系统可以直接接受输出功率。储能装置存在于这一系统中，因此在实际对其进行构建和应用的过程中，不仅成本相对较高，同时拥有较低的可靠性。

（二）光伏并网发电系统

该系统在运行的过程中，直流的输出由太阳能电池板进行，其可以向交流电进行转化，这一交流电同电网电压拥有同频、同相和同幅值的特点。并在此基础上，可以向电网系统中馈送电流。

（三）分布式光伏发电系统

第一，光伏并网发电系统是可调度的。该系统在运行的过程中可以进行一定程度的储能，其可以发挥有源滤波器以及不间断电源等多种作用，在使用中有助于高效展开电网调峰。

第二，光伏并网发电系统是不可调度的。光伏并网发电是该系统产生和存在的基础，同可调度式系统相比，这一系统拥有较低的成本，但是外部环境在变化以及波动的过程中，会一定程度上影响直流母线电压，因此在控制系统的过程中难度较高。

针对分布式光伏发电系统来讲，电能是在光伏阵列的基础上生成的，在对并网逆变器进行应用的过程中，电能开始向交流电能转换，这一交流电与电网电压拥有同频和同相的特点。当断电的现象产生在电网中，那么逆变并网系统会自动进行识别，并不再将电能向电网进行传输[1]。在日间拥有强烈光照的背景下，交流电能是在光伏发电系统基础上产生的，此时该系统可以充分满足当地负载需求，而电能如果产生剩余，就将向电网进行馈送。而在夜间，交流电在光伏发电系统中无法供当地负载进行充分的使用，因此电网可以将补充电能进行充分的提供。

二、分布式光伏发电运行控制技术

（一）运行原理

并网逆变器、直流配电柜、太阳能电池组件以及剂量装置等共同构成了分布式光伏并网发电系统。

太阳能电池组件是太阳能光伏阵列的核心，其运行中可以转变太阳能，促使直流电能得以生成[2]。在促使多路直流输入得以在太阳能光伏阵列中实现的过程中，需要对直流配电柜以及光伏防雷汇流箱进行充分的应用，在这一过程中可以促使电流形成一路直流并进行有效的输出。直流电能由光伏阵列输入，在对并网逆变器进行应用的过程中，可以有效逆变这一直流电能，促使单相交流电得以生成，三相交流系统是由三个逆变器构成的，380V交流母线位于站用变低压侧，可以对三相交流系统进行接收，当异常现象或者短路故障产生于光伏发电系统中时，自动保护现象会产生于并网逆变器中，促使380V交流母线同光伏发电系统发生脱离。

（二）运行模式

1. 停机模式

首先，停机状态会产生于加电后的装置交流电压中；其次，当装置处于运行、启动以及待机等状态中时，要想促使装置脱离这一状态，需要将停机指令在后台以及触摸屏中进行下发，而是开始向停机状态转换；再次，当一、二、三级故障产生于装置中，且装置处于运行、启动过程以及待机等状态下，如果展开故障复位的操作，在连续5次失败以后，系统现有状态将发生改变，而是将向停机状态转换。

2. 待机模式

第一，停机状态中的设备，如果闭合的状态产生于直流手动断路器和交流手动断路器中，同时启动的命令在后台或者触摸屏中下发，那么停机状态将取代设备原有的停机状态，值得注意的是，在对启停按钮进行旋转的过程中如果是在人机接口面板中进行的，也将发生这一现象。

第二，VpvStart作为最低启动电压是需要进行提前设定的，如果其高于光伏阵列电压，那么待机状态将在系统中持续体现。

第三，如果阵列输出电压在设定的时间内始终存在，同时VpvStart小于VPV，那么电网状态监控阶段将产生于光伏并网装置中。

第四，当设备处于待机状态中时，如果经过检测发现设备存在故障，那么设备将不再呈现待机状态，取而代之的是故障状态。

3. 电网监控模式

第一，在这一模式中，需要对频率以及电网电压进行有效的监控，如果电压产生越限现象，将被划分程2个等级，对称现象存在于上下限中；如果频率产生越限现象，将被划分程2个等级，对称现象存在于上下限中。

第二，远程控制以及本地触摸屏中都可以对监控时间进行有效的设定，为实现电网的科学监控奠定良好的基础[3]。

第三，当监控状态是电网运行的主要状态时，会对电网中的故障进行及时有效的检测，一旦发生故障，监控状态将被电网退出，此时电网将开始向故障状态进行转变。

三、分布式光伏发电运行控制

并网状态下的光伏发电系统，通常拥有两种运行方式，分别为系统自动控制运行和上级调度监控中心控制。运行状态参数在光伏发电系统中将得到实时采集，其中重要的参数包括光伏阵列电压、发电量、状态参数以及交流电压输出等。电网在实际运行中，会对输出有功功率拥有一定约束，而公路输出模式控制将产生于逆变器中，其在展开跟踪的过程中会对最大功率点进行自动选择，同时还可以对恒功率、恒电流以及恒电压等多种工作模式进行自动选择，为促进企业经济效益的提升奠定良好的基础。

针对最大功率点跟踪MPPT模式来讲，发电电压在太阳能板中可以被光伏逆变器进行有效的侦测，这一侦测具有实时性，同时电压电流值在最高功率中也可以被有效的追踪。环境温度以及光照强度都将对输出功率造成严重的影响，这是光伏发电系统的主要特点，当部分电池阵列产生了遮挡现象，或者拥有相对较快的光照条件时，对光伏阵列组件最大功率点跟踪算法进行应用，可以对最大功率点在全局中进行优质的跟踪，在这种情况下，无论在什么条件下都可以对最大功率进行输出，而并网发电也始终处于最大出力的状态。

针对恒功率模式来讲，调度指令在电力系统中是逆变器运行的主要依据，其可以对无功功率和有功功率进行固定并促使并发实现发电，同时可以连续的对功率值进行在线调节。

针对恒电压模式来讲，固定的直流母线电压存在于逆变器中。如果电池阵列是由多晶硅材料和单晶硅材料构成的，那么电压值在恒电压模式中将为0.8倍的开路电压；如果电池阵列是以薄膜材料构成的，那么电压值在恒电压模式中将为0.7倍的开路电压。

针对恒电流模式来讲，逆变器在并网发电的过程中，交流电流处于恒定状态，同时可以连续的对电流值进行在线调节。

结束语：综上所述，近年来，社会经济飞速发展，工业生产以及人们的日常生活中，对电能的需求量增加，同时对电能稳定性的需求也越来越高。现阶段广泛应用的光伏发电系统在运行中，可以达到节能、绿色和环保的效果，同我国实现可持续发展的目标一致。但是该系统在运行的过程中，存在极大的不稳定性。鉴于此，本文首先对几种常见的光伏发电系统进行了简要介绍，并在此基础上对分布式光伏发电运行控制技术展开了深入研究，希望对我国相关领域的全面发展起到促进作用。

参考文献：

[1] 曹艳，宋晓林，周艺环等.电动汽车充电站分布式光伏发电运行特性研究[J].陕西电力，2015，40（9）：20-23.

[2] 陈树勇，鲍海，吴春洋等.分布式光伏发电并网功率直接控制方法[J].中国电机工程学报，2014，31（10）：6-11.

[4] 范元亮，赵波，江全元等.过电压限制下分布式光伏电源最大允许接入峰值容量的计算[J].电力系统自动化，2015，36（17）：40-44.