不平衡電網(wǎng)電壓下多功能光伏并網(wǎng)逆變器的控制策略研究

張嗣祺

江蘇省鎮(zhèn)江市京口區(qū)諫壁供電所 江蘇鎮(zhèn)江 212006

1 多功能光伏并網(wǎng)逆變器概述

隨著全球能源危機(jī)和環(huán)境污染問題日益嚴(yán)重，充分利用太陽能等可再生能源發(fā)電成為了未來發(fā)展的趨勢(shì)。微電網(wǎng)作為分布式發(fā)電并入電網(wǎng)的一種有效方式，近年來吸引了越來越多學(xué)者的研究。在分布式發(fā)電大量接入的同時(shí)，微電網(wǎng)中出現(xiàn)了各種各樣的電能質(zhì)量問題，其中諧波污染和無功污染最為常見。光伏發(fā)電作為微電網(wǎng)中最普遍的發(fā)電形式，由于光伏并網(wǎng)逆變器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)有源濾波器的結(jié)構(gòu)相似，為了節(jié)約成本，只需要對(duì)其控制策略進(jìn)行研究便可實(shí)現(xiàn)對(duì)微電網(wǎng)電能質(zhì)量的治理，把這種具有電能質(zhì)量治理功能的光伏并網(wǎng)逆變器稱為多功能光伏并網(wǎng)逆變器[1]。

2 不平衡電網(wǎng)電壓下多功能光伏并網(wǎng)逆變器的控制策略

2.1 不平衡電網(wǎng)電壓下的綜合控制策略

（1）不平衡電網(wǎng)電壓下的新型正負(fù)序聯(lián)合控制策略．傳統(tǒng)正負(fù)序控制是在dq同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下分別提取輸入電壓和反饋電流的正負(fù)序分量。為了降低控制的復(fù)雜程度，簡化系統(tǒng)控制的結(jié)構(gòu)，本文采用一種新型的正負(fù)序聯(lián)合控制方法，在原始dq坐標(biāo)系的基礎(chǔ)上構(gòu)造一個(gè)新的dq坐標(biāo)系，與傳統(tǒng)正負(fù)序控制方法相比，該方法只需通過MAF-PLL檢測(cè)到的正負(fù)序分量計(jì)算出在新dq坐標(biāo)系下構(gòu)造的各分量，就可以得到電流信號(hào)[2]。大大減少了系統(tǒng)計(jì)算量，優(yōu)化了系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)。

（2）基于多準(zhǔn)PR控制器的綜合控制策略。微電網(wǎng)中可能包括一些整流性負(fù)載、非線性負(fù)載，這些負(fù)載會(huì)導(dǎo)致諧波、無功電流的產(chǎn)生，嚴(yán)重危害微電網(wǎng)的電能質(zhì)量。對(duì)多功能光伏并網(wǎng)逆變器的補(bǔ)償控制策略進(jìn)行研究，可以在輸出有功功率的同時(shí)，對(duì)臨近點(diǎn)整流性負(fù)載和非線性負(fù)載造成的諧波、無功電流進(jìn)行補(bǔ)償，達(dá)到改善微電網(wǎng)電能質(zhì)量的目的。

2.2 不平衡電網(wǎng)電壓下的協(xié)同控制策略

（1）微電網(wǎng)電能質(zhì)量的綜合評(píng)估和定制。微電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性取決于其電能質(zhì)量，為了實(shí)現(xiàn)多功能光伏并網(wǎng)逆變器對(duì)微電網(wǎng)電能質(zhì)量的協(xié)同控制，首先需要對(duì)微電網(wǎng)電能質(zhì)量進(jìn)行綜合評(píng)估，找到一個(gè)性價(jià)比較高的評(píng)估方案，這具有非常重要的意義。從電網(wǎng)考慮，微電網(wǎng)并入電網(wǎng)的電能價(jià)格將逐漸以“按質(zhì)定價(jià)”的方式進(jìn)行，因此，為了微電網(wǎng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，需要尋找出最佳的評(píng)估方法，為微電網(wǎng)的并網(wǎng)電價(jià)提供統(tǒng)一的依據(jù)，并及時(shí)公布電能質(zhì)量綜合評(píng)估結(jié)果，這樣不僅可以提高電力市場(chǎng)的透明度，還可以調(diào)動(dòng)發(fā)電方對(duì)微電網(wǎng)電能治理的積極性。

總的來說，對(duì)微電網(wǎng)電能質(zhì)量進(jìn)行徹底治理既不現(xiàn)實(shí)也沒有必要。于是，有學(xué)者提出了微電網(wǎng)電能質(zhì)量定制的概念，它認(rèn)為微電網(wǎng)電能質(zhì)量需要柔性地進(jìn)行定制，也就是在微電網(wǎng)中采取一些合適的治理方法，使并網(wǎng)點(diǎn)電能質(zhì)量達(dá)到一定的評(píng)價(jià)指標(biāo)即可。在對(duì)微電網(wǎng)電能質(zhì)量進(jìn)行定制之前，需要確定一個(gè)微電網(wǎng)電能質(zhì)量的綜合評(píng)估策略，隨著評(píng)估策略的變化，定制方案也隨之而變，但是，在某一確定的評(píng)估策略下，定制方案將會(huì)是最優(yōu)化的結(jié)果[3]。電能質(zhì)量的綜合評(píng)估是人們的主觀意識(shí)，不同的人會(huì)有不同的經(jīng)驗(yàn)和看法，就會(huì)產(chǎn)生不同的評(píng)價(jià)方案和結(jié)果，因此，對(duì)微電網(wǎng)電能質(zhì)量的治理應(yīng)具有靈活和定制的特點(diǎn)。利用多功能光伏并網(wǎng)逆變器進(jìn)行微電網(wǎng)電能質(zhì)量的治理，只需改變其控制策略，具有較大的靈活性，能很好的適應(yīng)電能質(zhì)量柔性定制的目的。

（2）基于層次分析法的協(xié)同控制策略。層次分析法是由T．L．Saaty等人在20世紀(jì)70年代提出來的，它將定性和定量結(jié)合起來，可以解決一些因需要考慮的因素多而難以選擇的問題。例如，生活中，我們?cè)谶x擇旅游目的地時(shí)，需要考慮可以參觀的景點(diǎn)、費(fèi)用預(yù)算、飲食特點(diǎn)、居住條件以及路線是否擁堵等問題，如何根據(jù)這些問題的權(quán)重客觀地做出最終選擇，是層次分析法的核心思想[4]。

當(dāng)人們遇到很復(fù)雜的問題時(shí)，往往不能定性地對(duì)該問題的各因素進(jìn)行定量分析，而是靠自己的認(rèn)知和經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行選擇和判斷，隨著考慮因素的增多，定性分析的結(jié)果越來越不準(zhǔn)確和不全面。在這種情況下，采用層次分析法，將所有因素兩兩之間進(jìn)行比較和權(quán)重，利用兩兩之間的相對(duì)尺度來簡化對(duì)各因素之間的比較分析。

3 結(jié)語

近年來，全球人口不斷增長，經(jīng)濟(jì)邁入快速發(fā)展時(shí)代，化石能源作為傳統(tǒng)主要能源，人們對(duì)它的需求量不斷增大，隨著人們?cè)絹碓蕉嗟厥褂没茉矗瑤斫?jīng)濟(jì)效應(yīng)的同時(shí)也造成了大面積環(huán)境污染和能源短缺。例如，全球各地出現(xiàn)越來越多的霧霾天氣，霧霾空氣會(huì)嚴(yán)重危害人類的身體健康，而化石能源的燃燒利用是造成霧霾天氣的主要原因。因此，考慮到人類的生存環(huán)境，開發(fā)清潔、可再生能源去替代傳統(tǒng)化石能源，已然成為了當(dāng)今最重要的使命。