光伏發(fā)電模式下微電網(wǎng)控制策略探析

郝偉

摘要：隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展，我國的新能源產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展，越來越多的新能源技術(shù)被應(yīng)用到人們生活的各個(gè)方面，便利了人們的生活。為了緩解日趨緊張的能源使用現(xiàn)狀，我國積極開發(fā)多種綠色新能源，光伏發(fā)電逐漸成為我國電力發(fā)展的新途徑。微電網(wǎng)技術(shù)全面考慮了光伏孤立發(fā)電系統(tǒng)以及光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的特點(diǎn)，來保證供電系統(tǒng)的電能質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：光伏發(fā)電模式;微電網(wǎng);控制策略

引言：隨著新能源科技的飛速發(fā)展，我國對(duì)于清潔能源的使用越發(fā)普及。作為再生能源的太陽資源，在人們的生產(chǎn)、生活中發(fā)揮著極其重要的作用，人們利用太陽能資源多、易獲取的特點(diǎn)，積極建設(shè)太陽能路燈、太陽能電池板等多種設(shè)施。本文主要介紹了微電網(wǎng)技術(shù)在現(xiàn)代社會(huì)的應(yīng)用與發(fā)展，以及發(fā)展中遇到的機(jī)遇與挑戰(zhàn)。

一、微電網(wǎng)的重要性

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的飛速發(fā)展，人們對(duì)于電力的尋求不斷提升，大電網(wǎng)經(jīng)歷了多年的發(fā)展逐漸成為供電的主要途徑。然而集中式大電網(wǎng)也存在一些不可避免的問題，主要是由于其供電成本高、運(yùn)行條件高、安全性以及穩(wěn)定性較為不足。隨著現(xiàn)代社會(huì)的供電壓力越來越大，難免會(huì)出現(xiàn)停電現(xiàn)象，影響人們的工作與生活。廣大科技人員逐漸重視供電網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)升級(jí)，提升供電系統(tǒng)的安全性以及穩(wěn)定性，為供電網(wǎng)絡(luò)提供堅(jiān)實(shí)的技術(shù)支撐。因此，科技人員依托新能源技術(shù)，減輕供電系統(tǒng)對(duì)于大電網(wǎng)的依賴，提高供電系統(tǒng)在用電高峰時(shí)期的供電穩(wěn)定性，提高供電系統(tǒng)的承壓能力。技術(shù)人員在進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)改造時(shí)，利用多種清潔能源相互配合，參照微電網(wǎng)模式，保持供電系統(tǒng)的安全穩(wěn)定。

廣大電力科技工作者為了發(fā)揮分布式電源的重要作用，減輕大電網(wǎng)集中供電的不利影響，將分布式電源與電力負(fù)荷相結(jié)合，共同建立一個(gè)新型供電網(wǎng)絡(luò)，即微電網(wǎng)。微電網(wǎng)可以實(shí)現(xiàn)科技人員對(duì)于微電源的智能控制，并配備相等到的電力儲(chǔ)備裝置，是一種可以進(jìn)行多種形式的電力供應(yīng)的系統(tǒng)。微電網(wǎng)系統(tǒng)將工作形式進(jìn)行細(xì)致劃分，分為并網(wǎng)與獨(dú)立運(yùn)行兩種形式，使供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性與安全性得到了很大程度的提升。微電網(wǎng)系統(tǒng)的發(fā)展適應(yīng)了經(jīng)濟(jì)發(fā)展的大趨勢(shì)，符合我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求，為我國新能源金屬的開發(fā)提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。

二、微電網(wǎng)的基本構(gòu)成

1.太陽能電池組合方陣

太陽能電池作為光伏發(fā)電微電網(wǎng)系統(tǒng)的核心組成部分，其工作中的電壓相對(duì)較小，約為0.5V。因此，在實(shí)際的供電系統(tǒng)中，科技人員需要將太陽能電池單位進(jìn)行串聯(lián)、并聯(lián)組合，形成大型的太陽能電池組。對(duì)于供電系統(tǒng)來說，電網(wǎng)需要將大量的太陽能電池單位進(jìn)行組裝，形成太陽能電池組方陣，在方陣的綜合運(yùn)用之下，進(jìn)行供電工作，來滿足系統(tǒng)運(yùn)行中對(duì)于電力的大量輸送。

2.儲(chǔ)能蓄電池

由于光伏電站的發(fā)電工作尚且存在不穩(wěn)定元素，需要廣大科技人員進(jìn)行綜合考慮。當(dāng)遇到雷雨天氣，太陽能資源不充足的情況下，很可能會(huì)影響光伏發(fā)電站的供電效果。因此，電力工作者應(yīng)該“未雨綢繆”，在太陽能資源充足的情況下，進(jìn)行系統(tǒng)的電力儲(chǔ)備工作，將剩余的太陽能資源以電力的形式進(jìn)行儲(chǔ)備。當(dāng)遇到自然條件不好的情況下，供電站就可將儲(chǔ)備的電能資源加以運(yùn)用，可將化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能加以補(bǔ)充，以保證供電網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)行，保障了供電系統(tǒng)的安全性以及穩(wěn)定性。但是受科技條件的限制，我國的供電系統(tǒng)中光伏發(fā)電微電網(wǎng)依舊采用的是鉛酸蓄電池，容量相對(duì)較小，尚且不能做到太陽能資源的充分利用與大批量儲(chǔ)存。廣大科技人員依舊需要不斷進(jìn)行研究創(chuàng)新，提升我國太陽能微電網(wǎng)的電力儲(chǔ)備功能。

3.充放電控制器

微電網(wǎng)中運(yùn)用的蓄電池在充放電的工作過程中，過于頻繁的充電、防電工作會(huì)對(duì)蓄電池造成損耗，會(huì)縮短儲(chǔ)電池的使用周明。因此，廣大電力科技人員應(yīng)規(guī)范、系統(tǒng)地控制蓄電池的充電、放電工作，合理利用控制器來避免這一現(xiàn)象。控制器的工作原理為通過蓄電池的電壓值與最大負(fù)荷值的數(shù)值對(duì)比，來進(jìn)行評(píng)判蓄電池是否發(fā)生過度充電或者過度放電的狀況。當(dāng)蓄電池的任何一種狀況發(fā)生時(shí)，控制器通過數(shù)據(jù)對(duì)比，實(shí)時(shí)控制蓄電池的放電狀況以及充電狀況，以此來控制供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性，減少蓄電池的損耗。隨著科技水平的不斷提升，科技人員在控制系統(tǒng)中裝設(shè)了監(jiān)測(cè)、保護(hù)系統(tǒng)，部分科技人員進(jìn)行了新的嘗試將計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與控制系統(tǒng)相融合，我國的供電系統(tǒng)逐漸實(shí)現(xiàn)了智能化控制，逐步提升了供電的質(zhì)量以及供電系統(tǒng)的工作效率。

三、光伏發(fā)電模式下微電網(wǎng)控制策略分析

1.主從控制策略

當(dāng)微電網(wǎng)處于獨(dú)立運(yùn)行狀態(tài)，因?yàn)槿狈ν獠看箅娋W(wǎng)的電壓支持以及頻率的支撐，不同分布式電源往往會(huì)采用差異化控制方式。廣大科技人員運(yùn)用主從控制系統(tǒng)對(duì)微電網(wǎng)進(jìn)行控制，即將一個(gè)或者等多個(gè)電源作為主要控制樞紐，其他電源作為從屬電源。當(dāng)微電網(wǎng)并入到大電網(wǎng)中是，因?yàn)榇箅娋W(wǎng)的輸電電壓以及頻率相對(duì)穩(wěn)定，不會(huì)受微電網(wǎng)的電流的影響，因此供電時(shí)不需要對(duì)微電網(wǎng)的電壓以及頻率進(jìn)行調(diào)節(jié)，僅僅需要對(duì)輸出時(shí)的有功功率以及無功功率進(jìn)行適當(dāng)調(diào)節(jié)，便可以保證供電系統(tǒng)的安全與穩(wěn)定。當(dāng)微電網(wǎng)處于獨(dú)立運(yùn)轉(zhuǎn)的狀態(tài)時(shí)，其供電時(shí)的電壓以及電流都相對(duì)不穩(wěn)定，需要電力工作人員運(yùn)用VI控制技術(shù)對(duì)輸出電壓以及供電頻率進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，來保證電力系統(tǒng)的供電穩(wěn)定以及供電安全。

具體來說，主從控制系統(tǒng)主要分為以下多個(gè)步驟：首先，當(dāng)控制器檢測(cè)到微電網(wǎng)與配電網(wǎng)絡(luò)的連接斷開時(shí)，供電體統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)斷開中從控制系統(tǒng)。電力工作人員運(yùn)用VI控制技術(shù)來適當(dāng)調(diào)節(jié)微電網(wǎng)的輸出電壓以及輸電頻率，來保障供電過程的安全、穩(wěn)定。其次，當(dāng)微電網(wǎng)的供電負(fù)荷發(fā)生變化時(shí)，主控系統(tǒng)需要依賴負(fù)荷空化狀態(tài)對(duì)微電網(wǎng)的輸出電流進(jìn)行控制以及調(diào)整，電力工作人員西藥及時(shí)對(duì)微電網(wǎng)進(jìn)行檢測(cè)，觀察供電功率的變化以及供電系統(tǒng)的數(shù)值穩(wěn)定性。由于發(fā)電模塊存在一定限額的可調(diào)容量，電力工作人員需要對(duì)發(fā)電模塊的可調(diào)容量以及從屬發(fā)電模塊的數(shù)值進(jìn)行調(diào)節(jié)，來保證供電系統(tǒng)的輸出功率以及負(fù)荷變化的穩(wěn)定性。若微電網(wǎng)在工作過程中出現(xiàn)從屬系統(tǒng)的輸出功率值變高的現(xiàn)象，此時(shí)的主控系統(tǒng)的電力輸出功率就會(huì)大幅度下降，通過從屬系統(tǒng)與主控系統(tǒng)的輸出功率調(diào)節(jié)變化來保障有充足容量的電量負(fù)荷變化。最后，當(dāng)微電網(wǎng)中的備用容量沒有辦法對(duì)無功功率和有功功率進(jìn)行有效調(diào)節(jié)的時(shí)候，這就需要借助主控系統(tǒng)對(duì)電力輸出的有效控制。一旦微電網(wǎng)的電力負(fù)荷突然升高，由于其對(duì)于電壓存在依賴性，技術(shù)人員可進(jìn)行主控系統(tǒng)的調(diào)節(jié)來有效降低電壓。若此種方法失效，則可依托電力負(fù)荷的重要作用，來逐步加強(qiáng)對(duì)于主控系統(tǒng)以及從屬系統(tǒng)的控制，保證微電網(wǎng)的輸電安全性以及可靠性。

2.對(duì)等控制策略

科技人員在運(yùn)用對(duì)等控制策略時(shí)，需要遵循一定的使用條件。當(dāng)微電網(wǎng)處于相關(guān)機(jī)械設(shè)備的分配功率不均的狀況下時(shí)，此時(shí)微電網(wǎng)中的有功功率可以通過輸電頻率進(jìn)行測(cè)量，無功功率可以通過輸電電壓進(jìn)行計(jì)算，電力工作人員運(yùn)用控制策略的算法，獲取相應(yīng)的有功功率與頻率，無功功率與電壓間的關(guān)系曲線，運(yùn)用此種方式的計(jì)算結(jié)果來調(diào)節(jié)微電網(wǎng)的輸出電壓以及輸電頻率。其中，在進(jìn)行對(duì)等控制策略時(shí)采用的最為普遍的方法為f-P下垂控制與V-Q下垂控制，即通過對(duì)發(fā)電組件的數(shù)據(jù)測(cè)量，來獲得統(tǒng)有功功率以及無功功率的參考數(shù)值。但此種方法尚且存在弊端，即技術(shù)人員獲得了相應(yīng)的數(shù)值，但是依舊無法高效解決供電問題，此種方式受外界的影響較大，會(huì)對(duì)用電系統(tǒng)造成較大的影響。

結(jié)束語：微電網(wǎng)是一種新型的供電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，為供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性以及安全性提供了一定的技術(shù)保證。廣大電力工作者需要不斷進(jìn)行技術(shù)的研發(fā)，借助主從控制策略以及對(duì)等控制策略等多種方式對(duì)微電網(wǎng)的穩(wěn)定性進(jìn)行適當(dāng)調(diào)節(jié)，擴(kuò)大光伏發(fā)電模式的有影響力以及應(yīng)用范圍，逐步實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)絡(luò)的成熟化，為人們的生產(chǎn)生活提供更加穩(wěn)定、可靠的供電保障。

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（作者單位：湖北工業(yè)大學(xué)）