模塊化光伏直流并網(wǎng)系統(tǒng)分布式自主控制策略

董曉鋒, 吳紅飛, 陸楊軍, 孫 凱, 胡海兵

(1. 多電飛機(jī)電氣系統(tǒng)工信部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 南京航空航天大學(xué), 江蘇省南京市 210016;2. 電力系統(tǒng)及發(fā)電設(shè)備控制和仿真國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 清華大學(xué), 北京市 100084)

0 引言

以太陽(yáng)能光伏發(fā)電為代表的大規(guī)模可再生能源并網(wǎng)發(fā)電已經(jīng)成為世界各國(guó)解決能源與環(huán)境問(wèn)題的重要途徑[1]。長(zhǎng)期以來(lái),光伏交流并網(wǎng)發(fā)電是太陽(yáng)能光伏發(fā)電利用的主要技術(shù)途徑。近年來(lái),隨著大規(guī)模光伏發(fā)電系統(tǒng)接入交流電網(wǎng)帶來(lái)的一系列電能質(zhì)量、消納和調(diào)度等問(wèn)題[2-3]以及以柔性直流技術(shù)為核心的輕型直流輸電系統(tǒng)、高壓直流微網(wǎng)系統(tǒng)等技術(shù)的發(fā)展使人們充分認(rèn)識(shí)到,將本身為直流輸出的光伏發(fā)電系統(tǒng)并入直流電網(wǎng)在效率、經(jīng)濟(jì)性、電網(wǎng)穩(wěn)定性以及電能質(zhì)量等方面所特有的優(yōu)勢(shì)[4-7],使得光伏直流升壓匯集與并網(wǎng)技術(shù)成為國(guó)內(nèi)外關(guān)注的熱點(diǎn)[8-9],中國(guó)在2016年將光伏電站直流升壓匯集接入技術(shù)列為國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃專項(xiàng)。

相比于傳統(tǒng)低壓并網(wǎng)形式,將光伏發(fā)電并入中高壓直流電網(wǎng)在系統(tǒng)容量、效率、靈活性和穩(wěn)定性等方面更具優(yōu)勢(shì)[6]。然而,由于網(wǎng)側(cè)直流電壓較高,單個(gè)直流模塊很難直接承受網(wǎng)側(cè)高電壓,另一方面,光伏輸出直流電壓通常較低。為了同時(shí)兼顧發(fā)電側(cè)低電壓和并網(wǎng)側(cè)高電壓,可以采用模塊化輸入并聯(lián)輸出串聯(lián)(input-parallel output-series,IPOS)結(jié)構(gòu)[10]。模塊化IPOS結(jié)構(gòu)在高壓電力電子固態(tài)變壓器、高壓輸出電源模塊等系統(tǒng)中已經(jīng)廣泛采用[11-12],但目前在光伏直流并網(wǎng)系統(tǒng)中的應(yīng)用和報(bào)道還較少。……