光伏電站系統設計在分布式太陽能的應用

黃學鋒

（江蘇佳訊太陽能電力設計院有限公司，江蘇 蘇州 215000）

光伏電站系統設計在分布式太陽能的應用

黃學鋒

（江蘇佳訊太陽能電力設計院有限公司，江蘇 蘇州 215000）

光伏電站是順應當前能源緊張和環境問題誕生的發電技術，隨著我國光伏發電技術的不斷進步，光伏發電的市場也不斷建立起來，銷售量在逐漸增加，但與國外國家相比還存在比較大的差距，還存在很大的發展空間。本文主要對分布式太陽當中光伏電站系統的設計進行了分析探討，以期能夠不斷推進我國的光伏事業發展。

光伏電站；分布式太陽能；逆變器

在發電方式上光伏發電系統主要可以分為兩種，一種是集中式，一種是分布式。我國的太陽能分布廣闊，對于集中式發電方式并不適用，因而在光伏發電方式上主要是以分布式發電方式為主，加強對分布式光伏系統的研究對于推動我國光伏發電事業發展具有重要價值。

1 光伏并網電站的控制目標

光伏并網設計的目標在于對并網逆變輸出電流進行控制，使其能夠和電網電壓頻率同步，保持輸出高質量正弦波，同時將逆變器的輸出轉變成單位功率因數，盡可能縮小在輸出電流方面的諧波影響，并對逆變器的輸出電壓進行控制，使電壓能夠和電網電壓實現同幅、同相和同頻，避免環流現象的出現，使電網和逆變器能夠平穩進入并聯運行的狀態當中，在光伏并網電站設計當中，逆變器的控制與普通逆變器控制之間存在很多不同，具體主要表現在以下幾個方面上：一是在光伏并網電站中逆變器輸出端和電網連接，電網會對逆變器運行造成較大影響；二是并網電流必須和電網電壓實現同頻同相。因而在進行系統設計方面，技術人員一方面要對并網電流大小進行控制，根據基準來給定相應的電流大小。另一方面對市電相位進行跟蹤，然后根據電網的情況和基準來定并網電流。

2 太陽能并網逆變系統設計

光伏電網當中對于逆變器的分類方法有很多，在輸入上有電壓源逆變器以及電流源逆變之分，其中電流源逆變器在直流側需要一個穩定的電流輸入進行串聯，而這種會增加系統的不穩定性，因而現在光伏并網設計當中對于逆變器的選擇一般都是采用電壓源逆變器。在輸出控制方式上，主要可以采用電流控制和電壓控制兩種方式。在并網設計當中電網作為系統中定制交流電壓源，如果采用電壓控制方式來輸出逆變器，那么整個系統就會變成電壓源和電壓源并聯的方式，這樣為了維持光伏電站系統的運行穩定性，就需要采用鎖相控制技術來對系統進行控制，以保證電站系統和市電能夠實現同步。技術人員可以通過調整逆變器的輸出電壓大小來控制電站系統的輸出方式，結合相移的調整能夠實現有功輸出和無功輸出之間的轉換，但是這種控制方式當中對于鎖相回路的響應會比較慢，技術人員在對逆變器輸出電壓進行調整時很難把握具體精確的電壓值，這樣就容易出現環流問題，影響光伏電站系統的運行性能。

因而在逆變器的輸出方式上可以采用電流控制方式，這樣只要對逆變器的輸出電流進行控制，用電流對市電電壓相位進行跟蹤，就能夠實現并聯穩定運行的目標，而且控制方法比較簡單，在光伏并網電站系統設計當中得到了廣泛應用，因而綜合以上兩點，在光伏電站系統設計當中輸入可以采用電壓源方式，而輸出則可以采用電流源輸出，這樣整個系統中的控制變量就可以控制兩個，一個是逆變器的輸出電壓，一個是逆變器的輸出電流，將這兩個變量控制好就能夠實現光伏電站系統并網運行的穩定性，保證電壓輸出的穩定和電流跟隨相位的穩定，因而在控制結構上可以概括為雙環控制結構。

3 太陽能電池跟蹤控制設計

在分布式太陽能光伏電站系統設計當中，對于太陽能電池的控制上一般是采用最大功率跟蹤控制技術。在光伏電站系統當中，發電主要來自于對太陽能的轉換，因而太陽能的光伏陣列是電站維持運行的關鍵，而由于太陽能電池本身對于日照強度和電池板溫度等因素變化比較靈敏，使得太陽能陣列的電源并不穩定，因而為了能夠使太陽能保持在最佳的穩定狀態，就需要采取措施使電站的出書功率和外部光強變化進行同步，對其實施自動跟蹤，而這種跟蹤控制技術就是光伏電站系統設計當中對太陽能電池的主要控制技術。當光伏陣列的輸出電壓較低，那么輸出電流的變化也會變小，這時光伏陣列就趨向接近于恒流源，當電壓上升到一定臨界值之后，電流就會不斷下降，這時太陽能陣列就會趨向接近于恒壓源，那么太陽能的光伏陣列輸出功率就會隨著電壓的變化而出現升降變化，在這一過程中自然就會出現一個輸出功率最大的點，對這一點進行跟蹤，那么就可以根據太陽能電池功率的變化而來調整系統。在太陽能電池控制當中主要應該注意控制以下幾個技術參數：一是短路電流，也就是在給定日照強度和溫度下的最大輸出電流。短路電流的值與太陽能電池的面積大小有關，面積越大，短路電流的值就越大；二是開路電壓，在給定日照強度和溫度下的最大輸出電壓。開路電壓的大小與入射光譜輻照度的對數成正比，而與電池的面積無關，當結溫升高時，開路電壓值也會下降；三是最大功率點電流，在給定日照強度和溫度下對應于最大功率點的電流；四是最大功率點電壓，在給定日照強度和溫度下對應于最大功率點的電壓；五是最大功率點功率，在給定日照和溫度下太陽能電池陣列可能輸出的最大功率。控制好這幾點參數，就能夠對太陽能電池進行控制，保證光伏電站系統運行的穩定性。

4 結語

日益嚴峻的環境問題和能源問題帶動了全世界的光伏發電事業發展，對于太陽能分布廣闊、日照時間較長的地區來說采用光伏發電是解決電能需求的重要手段，我國作為能源大國，加強對光伏發電的研究，推動光伏事業發展是解決我國能源問題的主要手段。本文中主要對分布式太陽能模式下的光伏電站系統設計進行了分析探討，希望能夠推動我國的光伏事業發展。

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10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.19.034