光伏電源與并網(wǎng)控制策略分析

摘 要：現(xiàn)階段，能源的缺乏與全球環(huán)境的污染是人類共同面對的難題，如何更好的開發(fā)利用新的清潔型、可再生的能源已成為當(dāng)務(wù)之急。利用太陽能光伏進(jìn)行發(fā)電已成世界各國研究的重要發(fā)電方式，而并網(wǎng)型的光伏發(fā)電尤其受到重視。本文通過對光伏電源與并網(wǎng)控制策略的研究，結(jié)合實(shí)際的系統(tǒng)對運(yùn)行數(shù)據(jù)做出比較和分析，對電網(wǎng)電壓影響進(jìn)行研究，為光伏電源對于電網(wǎng)的影響打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：光伏電源；并網(wǎng)；控制策略

中圖分類號：TM615 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-7712 （2014） 12-0000-01

現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展導(dǎo)致了能源危機(jī)與大氣的污染，受到傳統(tǒng)能源日益短缺的影響，傳統(tǒng)能源的價(jià)格也越來越高，而環(huán)境受到的危害也越來越重。世界各國都在尋求廉價(jià)而穩(wěn)定的清潔型能源，對可再生能源也加大了開發(fā)和研究的力度。要努力轉(zhuǎn)變現(xiàn)階段能源的結(jié)構(gòu)，盡可能保持可持續(xù)發(fā)展?？梢哉f，太陽能是最重要的可再生能源，取用不盡，而且沒有污染，還很少受到地域的限制，將光伏發(fā)電應(yīng)用在航天設(shè)備或者偏遠(yuǎn)地域的供電上。

一、光伏電源分類與特點(diǎn)

光伏發(fā)電可以分成離網(wǎng)光伏系統(tǒng)與并網(wǎng)光伏系統(tǒng)。一般來說，離網(wǎng)光伏系統(tǒng)指有蓄電池而且可以進(jìn)行獨(dú)立運(yùn)行的系統(tǒng)，應(yīng)用區(qū)域?yàn)槠h(yuǎn)地區(qū)和太陽能路燈等。而并網(wǎng)光伏系統(tǒng)指和電網(wǎng)相連且可以保證向電網(wǎng)輸電的光伏系統(tǒng)。

可以說在光伏發(fā)電系統(tǒng)的規(guī)模與集中度方面可以分成集中式的光伏電站與分布式的光伏系統(tǒng)，并網(wǎng)光伏系統(tǒng)一般為分布式，電網(wǎng)配電側(cè)在商業(yè)和辦公及一些公共建筑進(jìn)行光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的安裝。具有投資少和建設(shè)快及運(yùn)行費(fèi)用不高、保證可靠的供電等特點(diǎn)。還有靠近用戶的優(yōu)點(diǎn)，能夠有效節(jié)省配電網(wǎng)建設(shè)[1]。

二、光伏電站對電網(wǎng)電壓造成的影響

當(dāng)光伏電站接入到電網(wǎng)以后，就可以對電網(wǎng)產(chǎn)生很多影響，既有電能質(zhì)量和繼電保護(hù)的影響，也有短路電流和規(guī)劃設(shè)計(jì)等方面的影響。而更多光伏電站接入到電網(wǎng)內(nèi)，光伏電站對于電網(wǎng)產(chǎn)生的影響也就會更加明顯?？梢哉f，光伏電站對于電網(wǎng)影響一般可以在兩方面進(jìn)行分析，一是光伏電站自己電源的特點(diǎn)，二為光伏電站接到電網(wǎng)后，對于電網(wǎng)結(jié)構(gòu)與運(yùn)行特點(diǎn)產(chǎn)生的改變。針對第一點(diǎn)要分析出光伏電站輸電特點(diǎn)，對于發(fā)生故障時(shí)，光照和溫度導(dǎo)致的外部環(huán)境發(fā)生變化后，都要產(chǎn)生積極的影響，尤其對于光伏電站接到電網(wǎng)后對電網(wǎng)穩(wěn)定性的影響，是否會降低電能的質(zhì)量，而這些既要考慮到電源的特性，還要和電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)和參數(shù)及電站的接入點(diǎn)等各個(gè)方面進(jìn)行分析[2]。

通過分析光伏電站的靜態(tài)電壓特點(diǎn)對電網(wǎng)影響，再結(jié)合光伏電源動態(tài)仿真低電壓穿越的控制策略等，分析出這些對電網(wǎng)電壓的影響。

光伏電站的靜態(tài)特點(diǎn)分析：光伏逆變器通過單位功率的運(yùn)行，不需要完成無功功率的吸收，不過因?yàn)檎緝?nèi)設(shè)備等原因，在實(shí)際運(yùn)行時(shí)，光伏電站和電網(wǎng)以無功交換的形式，使光伏電站在容量大時(shí)可以接到電網(wǎng)薄弱時(shí)間內(nèi)，對區(qū)域電網(wǎng)就會產(chǎn)生影響。而光伏電站無功電壓的特點(diǎn)一般會設(shè)定為節(jié)點(diǎn)，假設(shè)會忽略光伏電站的分布情況，以自身集中的電線路與變壓器，以大規(guī)模的伏電站集中于西北和西南地區(qū)，有著豐富的日照資源，而這些地區(qū)大多電網(wǎng)薄弱，所以，對光伏電站無功電壓的特點(diǎn)進(jìn)行分析是十分有必要的[3]。

電力系統(tǒng)的仿真軟件有著很好的計(jì)算機(jī)功能特性，可以實(shí)現(xiàn)不同類型計(jì)算與數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)，對光伏電站靜態(tài)的模型也需要做好無功電壓特點(diǎn)的計(jì)算。

三、光伏電源與并網(wǎng)控制的展望

太陽能是光伏發(fā)電重要的發(fā)電形式，有著十分豐富的儲量，而且沒有污染，已受到廣泛的好評與應(yīng)用，通過對光伏電源特性進(jìn)行研究，分析對電網(wǎng)產(chǎn)生的相關(guān)影響，對于太陽能光伏發(fā)電來說有著十分重要的意義[4]。

通過對光伏并網(wǎng)發(fā)電進(jìn)行研究，以光伏電池和逆變器及控制系統(tǒng)完成數(shù)學(xué)模型的建立，可以于電力系統(tǒng)的仿真軟件中完成光伏電源仿真的模型，并且可以對光伏電源的并網(wǎng)控制策略完成仿真的研究，得出研究結(jié)果如下：

（一）通過電力系統(tǒng)的仿真軟件完成光伏電源仿真模型的建立，模型有著結(jié)構(gòu)簡單和參數(shù)少的優(yōu)勢，可以實(shí)時(shí)反映出系統(tǒng)的內(nèi)部動態(tài)。對光伏發(fā)電系統(tǒng)的直流側(cè)動態(tài)特點(diǎn)進(jìn)行研究，可以得到最大功率點(diǎn)的追蹤，實(shí)現(xiàn)不同光照下動態(tài)的變化。

（二）仿真研究工作以雙環(huán)控制光伏模型，通過光照的變化和電網(wǎng)電壓的波動及短路的故障，完成動態(tài)響應(yīng)。對光伏電站的靜態(tài)模型完成仿真的計(jì)算，對光伏電站的靜態(tài)無功電壓和電網(wǎng)影響做出分析。

（三）仿真光伏電源低電壓對電網(wǎng)的影響，研究發(fā)現(xiàn)，光伏電源可以使用低電壓穿越，這種控制策略可以提高電網(wǎng)和電壓發(fā)生故障后的自我恢復(fù)能力。受到光伏電池和逆變器及控制器等元件制造的影響，光伏電站設(shè)計(jì)的水平與控制的能力也會得到相應(yīng)的提高，這些都可以實(shí)現(xiàn)光伏電源并網(wǎng)控制策略研究工作，而控制策略還從幾方面做出研究和分析。例如：對光伏電源的故障控制策略和對電網(wǎng)造成的影響進(jìn)行進(jìn)一步研究；對光伏電站等值和建模進(jìn)行研究；對光伏電源與并網(wǎng)控制策略及對電網(wǎng)造成的影響等方面都要做出合理的分析，而且要結(jié)合電網(wǎng)的實(shí)際情況進(jìn)行分析[5]。

四、結(jié)束語

綜上所述，太陽能作為間歇性的能源，使用光伏發(fā)電既有隨機(jī)性，也有波動性，所以，它對電網(wǎng)產(chǎn)生的影響一定要做好分析和研究。雖然現(xiàn)階段對于光伏電源還缺乏足夠的認(rèn)識，這既是因?yàn)樵趯?shí)際光伏發(fā)電的系統(tǒng)運(yùn)行中缺少足夠的數(shù)據(jù)，而且隨著我國電力系統(tǒng)的規(guī)模增大，越發(fā)復(fù)雜，進(jìn)行合理的規(guī)劃與設(shè)計(jì)，采取一定的控制策略分析進(jìn)行論證。通過成熟電力軟件結(jié)合光伏電源并網(wǎng)與控制策略做出研究，從而制定相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，使大規(guī)模的光伏電站在并網(wǎng)之后，可以順利平穩(wěn)的運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

[1]曾正，楊歡，趙榮祥.多功能并網(wǎng)逆變器及其在微電網(wǎng)中的應(yīng)用[J].電力系統(tǒng)自動化，2012（04）：28-34.

[2]唐西勝，鄧衛(wèi)，齊智平.基于儲能的微網(wǎng)并網(wǎng)/離網(wǎng)無縫切換技術(shù)[J].電工技術(shù)學(xué)報(bào)，2011（01）：279-284.

[3]汪海寧，蘇建徽，張國榮.具有無功功率補(bǔ)償和諧波抑制的光伏并網(wǎng)功率調(diào)節(jié)器控制研究[J].太陽能學(xué)報(bào)，2011（06）：540-544.

[4]張國榮，張鐵良，丁明.光伏并網(wǎng)發(fā)電與有源電力濾波器的統(tǒng)一控制[J].太陽能學(xué)報(bào)，2012（08）：61-66.

[5]翁史烈，翁一武，蘇明.熔融碳酸鹽燃料電池動態(tài)特性的研究[J].中國電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2013（07）：168-172.