光伏發電在微電網中接入及動態特性探索

鐘筱怡

摘 要：針對光伏發電輸出功率的波動性，解析了電源接入的路徑。在探究過程中，如果電源留有足量的儲能，就會抑制各時段的波動功率；在確認平均功率時，不僅要識別儲能顯示的總容量，還要優化調配固有的設備容量，平抑電源波動。光伏發電特有的微電源可以隨時被調用，具有一定的動態優勢。

關鍵詞：光伏發電；微電網；動態特性；波動性

中圖分類號：TM615 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.24.083

分布式發電（DG）的使用效果比較好，排出的污染物很少，安設也很靈活。但是，如果接入過多的DG，將會帶來多重干擾。微電網布設的新體系整合了各時段的負荷、儲能和發電機構建了可控單元，調配了足量的熱能。光伏發電是可以被再生的，因為其技術路徑成熟，所以，被當成不可缺失的微電源。為此，有必要明析微電網特有的發電接入路徑，解析動態特性，減小各時段電源的波動頻率。

1 創設探究模型

光伏發電特有的模型整合了逆變器和光伏陣列，并針對電池單元創設了等效情形下的電路。創設模型必備的數值有光電池搭配的輸出電流、光電池泄漏出來的電流、體系內的旁路電阻、短路情形的電流、飽和狀態的二極管電流、串聯的等效電阻、預設的各類常數和測得的電池溫度。其中，短路電流關系著照射進來的光線強度，經由二極管的電流關系著變更的溫度。

調控光伏發電時要預設最大范疇的功率點，采取跟蹤調控的方式。光照強度與輸出功率有很大的關系，一天之中，光線強度會隨著天氣的變化而變化，數值并不穩定。光伏發電含有多重組件，而太陽能也可能被替換成電能。經由并網內的逆變器，電能會被變更為同一頻率下的電流正弦波并入電網。如果逆變轉換電能，將會出現諧波，增添諧波干擾。

2 設定接入路徑和最優的儲能容量

2.1 光伏發電與其他電源的配合

微電網中布設了很多種電源，形式多樣。由于光伏發電具有波動性和不可調節性，所以，光伏發電時需要與可被調和的電源配合，例如燃氣輪機搭配的電源、水力發電特有的小型裝置等。采用同步發電機分軸構架下的微型輪機時，要想調控它的斜率，就要通過調速器來實現，而調控它的旋轉速率需要變更投入的燃料總量。在控制轉速時，要考量調控的時間和機構放大倍數。如果時間常數偏小，將會增添總的超調量；如果時間常數偏大，裝置會劇烈振蕩，阻礙調控進程。

在并網路徑下，電網即可平衡總體功率。但是，如果孤島運行，特別是將并網變更為孤島時，偏慢的調節速率會伴有強烈的振蕩。光伏發電表征出來的功率并不穩定，不僅會增大電壓，頻率還會出現波動。為此，只有增加儲能設備才能調和這種慣性，讓波動變得平緩。

2.2 逆變器帶來的諧波

當經由光伏陣列輻射過來的太陽能被替換為電能時，采用直流輸出的方式。并網搭配逆變器，直流電被再次變更為交流電，二者特有的相位和頻率等同。在逆變過程中，電子接口會帶有諧波，而逆變輸出來的波形關系著SPWM特有的流程，也關系著負載參數和逆變開關的頻率。在解析這類電流時，很難依循設定好的某一公式進行。但是，對于單次諧波，仍然側重于奇次諧波。

將逆變器與濾波器搭配在一起布設于濾波器的后側。在調配電感電容時，高次諧波搭配了旁路的偏低阻抗，去除了逆變路徑下的諧波電流。當變電源運轉時，要確認最合適的評判指標。常規情形下，可查驗諧波表現出來的畸變率。由此可知，如果照射光線偏弱，基波電流將會被縮減，畸變率會變得更大。

2.3 儲能容量的設定要求

在設定儲能容量時，要考慮光伏電池的平均輸出功率、儲能設備和電池的總功率。如果總功率超過了平均功率，則儲能設備在這一時段釋放出來的電能就會超出充電得到的電能；如果平均功率超過了總功率，則充電獲取的能量就會超出釋放電能；如果二者相等，那么，儲能設備現有的容量應為最小。

光伏電池和搭配的儲能類設備彼此耦合，平抑了各時段的輸出功率。與燃氣輪機搭配電源功率提供了瞬時情形下的支持，減小了波動頻率，而輸出光伏功率、輸出設備功率都被整合為平滑的數值。與此同時，還要設定跟蹤調控，創設儲能設備特有的工作路徑和工作模式。變更微電網時，并網漸漸變為孤島。在這一時段內，如果能增添固有的總儲能，就能快速放電，瞬時增設微電網涵蓋的容量，減小波動頻率。

3 構建仿真路徑

由仿真結果可得，在沒有增加儲能設備之前，如果光伏電源變更了初始功率或者切換孤島，那么，缺失的功率將交由微型裝置。但是，如果添加儲能設備，這類波動將會移轉至增設的這些設備中，以供應補償。而在孤島運行路徑下微型裝置才會真正出力。設定接入流程能妥善抑制各時段內的電源波動功率；縮減微電網的日常波動能修補調節速率偏慢的問題。

如果經常變更光伏電源的輸出功率，那么，其就會存在波動性，它是否吻合預設的電源是被探析的重點。微電網銜接光伏電源后，要增設耦合架構下的儲能設備來抑制功率的波動。平均輸出功率代表設備容量，當這個值一定時，可隨時插入電源并投入運行。

4 結束語

針對光伏發電創設了動態模型。因為光伏發電的輸出功率具有波動性，所以，在微電網中，要有效辨識接入的電源。在考量平均功率時，要算出儲備總容量，并根據結果著手優化調配。在微電網架構內，光伏電源隨時可被插入，隨時可以運行，而逆變器中的諧波電流會隨著光照的變化而改變它的強度，顯現出波動狀態。在工作過程中，要選取適當的軟件予以仿真查驗。查驗得出的數值表明，接入方式平抑了常規流程內的波動功率，從初始的并網平穩轉移至微電網，減少了頻率的波動。

參考文獻

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〔編輯：白潔〕