分布式光伏發電運行控制技術分析

比亞迪汽車工業有限公司 王營輝

分布式光伏發電運行控制技術分析

比亞迪汽車工業有限公司 王營輝

分布式光伏發電技術是一種新型的發電技術，相對于傳統的發電技術而言，這種技術具有節能、環保、經濟性高等有點，分布式光伏發電技術的應用也越來越廣泛，對我國電力行業的發展有一定的促進作用。本文對分布式光伏發電運行控制技術進行分析和探討。

分布式光伏發電；發電技術；光伏發電系統；分布式控制

引言

利用光能發電是電力行業發展過程中的重要趨勢，光伏發電模式是光能發電領域中的一種重要實踐技術，光伏發電機組是一種特殊的發電設備，因為光伏發電本身與常規電源不同，具有隨機性、間接性，在發電系統中必須要加強對光伏發電技術的控制。分布式光伏發電技術是并網型光伏發電系統，以太陽能光伏陣列直接將太陽能轉化為直流電源，而且系統的穩定性較高，當光伏發電系統出現故障的時候可以啟動自動保護功能，使得光伏發電系統與交流母線之間脫離，實現并網與離網之間的過渡。

一、光伏發電系統概述

光伏發電技術是利用半導體界面的光生伏特效應將光能直接轉化為直流電的技術，太陽能作為清潔、可持續能源，在發電系統中的應用前景越來越大，在當前的發電系統中有多種形式的光伏發電系統，常用的是獨立太陽能光伏發電系統、并網太陽能光伏發電系統、分布式太陽能光伏發電系統。其中獨立光伏發電 系統是一種獨立運行的發電系統，和電網之間沒有聯系，一般建立在與電力系統相隔較遠的邊遠地區或者野外，白天太陽能豐富的時候可以將太陽能轉化為電能，儲存在蓄電池中供晚上使用。但獨立光伏發電系統的穩定性不高，所以一般都會建立一個普通的輔助電站，一旦出現故障時可以應急，所以獨立光伏發電系統的成本較高。并網光伏發電系統的一個特點是將光伏發電設備與電網并網連接在一起進行發電的一種模式，光伏發電系統產生的電能必須要經過逆變器轉化之后才可以送入電網，不需要蓄電池，而且運行比獨立光伏發電系統穩定，成本更低。這兩種發電系統都有一定的局限性，隨著電力行業的不斷發展，發電技術的研究也越來越深入，產生了一種新的發電模式，即分布式光伏發電，該模式是一種就近發電、就近并網利用的發電模式，屬于家庭發電模式中的一種，具有很高的節能性、環保性，而且分布式光伏發電系統使用十分便捷，群眾可以在自家屋頂以及戶外場地中選擇合適的位置進行安裝，安裝過程簡便，設備的空間占用率小，由于優點眾多，當前分布式光伏發電的應用越來越廣泛。

二、分布式光伏發電控制系統

分布式光伏發電系統的能源主要有太陽能和風能兩種，其中采用并網和電儲存技術，可以提高電能儲存效率，實現對電能的優化管理。分布式光伏發電控制系統分為可調式和不可調式兩種結構。

在分布式光伏發電系統中，并網逆變器是一個十分重要的組成部分，并網逆變器可以將光伏陣列產生的電能轉化為與電網電壓相同、頻率相同的交流電能，如果電網出現斷電故障，則你變并網系統會自動停止向電網供電，具有很高的穩定性。當白天的太陽能充足的時候，如果光伏發電系統產生的交流電能可以滿足負載的用電需求，則還會將富余的電能饋送給電網，夜間光伏發電系統的交流電供應不足的時候，可以補充電網的電能需求。

三、分布式光伏發電系統控制技術

分布式光伏發電系統由太陽能電池組件、光伏防雷匯流箱、直流配電柜、并網逆變器、配電系統等部分組成，太陽能電池組件主要負責將太陽能直接轉化為直流電能，光伏防雷匯流箱和直流配電柜的功能是將太陽能光伏陣列的多路直流輸入匯成一路直流輸出。并網逆變器則將光伏陣列輸入的直流電能逆變成單相交流電，當前分布式光伏發電系統中常用的并網光伏逆變器大多采用雙極結構，因為光伏陣列提供的直流電壓普遍比交流輸出電壓要低，在直流交流變換電路中，瞬時輸出的電壓比輸入電壓值低，因此只能實現降壓變換。因此，在橋式逆變電路中可以增加一級直流-直流變換器，使得輸入的直流電壓可以升高。同時，由于光伏陣列的滯留電壓的典型值相對于交流電壓的峰值要低很多，所以直流-直流變換器應該要具有較高的電壓增益效果。

分布式光伏并網發電系統包括停機、待機、電網檢測、運行、故障處理等六種模式，下面分別闡述：

（一）停機模式

當對裝置的交流電壓加電之后，裝置處于停機狀態，在待機、電網監控和啟動等過程中，在觸摸屏、后臺等可以發布停機指令，從而使得設備退出工作狀態，處于停機狀態。在待機、電網監控、啟動過程中、運行狀態下如果發生了故障，如果連續五次復位失敗，則裝置將會退出工作狀態，轉到停機狀態。

（二）待機模式

處于停機狀態時，如果交流手動斷路器和直流手動斷路器處于閉合狀態，在觸摸屏和后臺下發啟動命令，或者在人機接口面板上旋轉啟動停止按鈕到啟動位置，裝置就可以從停機狀態轉變為待機狀態。當光伏陣列電壓比預先設定的最低啟動電壓值低的時候，系統也將保持在待機狀態。在待機狀態下，如果裝置檢測到有故障發生，則將自動退出待機狀態，轉到故障狀態。

（三）電網監控模式

電網監控模式主要監控電網電壓以及頻率是否超過限制值，從而確保裝置穩定性與安全性。在裝置的觸摸屏上可以設置電網監控時間，同時也可以通過遠程控制實現電網監控之間的設定。當電網處于監控狀態時如果檢測到有事故發生，則會退出電網監控狀態，轉到故障狀態。

（四）啟動模式

在設定的時間范圍內，如果陣列的輸入電壓大于初始設定的電壓值，而且電網的電壓和頻率都保持正常，則裝置會進入啟動狀態，此時交流和直流接觸器相互吸合，在這種模式下逆變器會對陣列電壓以及電流進行實時監控。當交流直流接觸器完全閉合的時候，裝置從啟動狀態轉為運行狀態，在啟動狀態中，如果裝置檢測到有故障發生，則會自動轉為故障狀態。

（五）運行模式

裝置運行過程中可以實現光能向電能的轉化，其中起主要作用的元件的是并網逆變器，在運行狀態中，如果設定時間范圍內實測功率比預先設定的功率值低，則會停止向電網饋送電能，并且跳轉到待機狀態；如果系統檢測到故障發生，也會自動跳轉到故障狀態。

（六）故障模式

當光伏并網系統出現故障的時候，逆變器會停止工作，并且將交流側的接觸器斷開，使得主電路與電網之間的相互脫離。在故障模式中還會自動進行復位，每個一分鐘會自動復位一次故障，并且會嘗試并網，如果連續五次復位都失敗，則會自動跳轉到停機狀態。

四、結語

綜上所述，分布式光伏發電系統是一種新型的發電模式，具有穩定性高、節能、環保等優點，在發電領域中的應用十分廣泛。分布式光伏發電系統可以實現并網與離網之間的過渡和轉化，在統一的管理平臺下實現電網的控制，提高電網運行的穩定性和效率。

[1]呂新良,張旭,宋曉林．分布式光伏發電運行控制技術研究[J]．陜西電力,2012(02)．

[2]周博．分布式光伏發電運行控制技術研究[J]．建筑工程技術與設計,2014(09)

[3]程進．淺談分布式光伏并網發電技術[J]．低碳世界,2015(27)．

王營輝（1982－），男，漢，河南洛陽人，現職單位：比亞迪汽車工業有限公司，工程師，電力電子設備開發。