淺談光伏發電系統運行模式無縫切換控制

章小慶

（江西新能源科技職業學院，江西 新余 338000）

現代社會經濟高速發展，而傳統化石能源也隨著社會經濟的快速發展而逐漸枯竭。針對這一情況，發展新能源已成為社會經濟實現可持續發展的唯一出路。在新能源的發展建設過程中，光伏發展是非常重要的成果，因此受到社會大眾的廣泛關注，近年來更是得到廣泛的普及應用。但隨著社會經濟水平的提高，人們對電力能源的安全性、可靠性、靈活性、能源利用率等方面都提出了更高的要求，這對光伏發電系統提出了嚴峻的挑戰。在新經濟形勢下，傳統單一的光伏發電系統已無法滿足社會經濟以及人們日常生活對供電服務提出的新要求，因此要求獨立發電模式和并網發電模式能夠進行無縫切換，當并網光伏發電系統出現故障時，獨立光伏發電系統仍能夠正常運行，從而保證電網系統正常供電，不會對社會經濟發展建設以及人們的日常生活造成影響，有效保證電網系統供電服務的安全、可靠、穩定、靈活運行，提利能源利用率，達到節能減排，實現社會經濟的可持續發展。

一、光伏發電系統的并網結構

光伏發電系統主要由光伏陣列、DC/DC變換器、DC/AC逆變器、LCL濾波器以及電網等共同構成。光伏陣列輸出的電能為直流電，直流電進入DC/DC變換器后，被升斬波再進入DC/AC逆變器這中，逆變為工頻三相交流電。三相交流電進入LCL濾波器后變為交流電，其波形與正弦波接近，從而最終進入大電網，與電網進行有效的連接[1]。

二、光伏發電原理

在光伏發電系統中，太陽能光伏電池的應用，是光伏發電系統能夠正常運行的重要組成部分，它利用光生伏物效應原理，通過儲能、斬波、逆變、濾波以及傳輸等環節，最終使電流和電壓保持穩定，形成穩定、可靠、安全的電力能源，被用戶直接使用。也可以并入當地電網系統之中，通過電網輸送給用戶，以供用戶使用。

太陽能光伏發電系統是以光伏電池的外特性作為設計基礎的，所謂外特性，就是指光伏電池輸出電流及電壓之間的關系。一般情況下，當客觀條件滿足標準光照，即1000W/m2，同時溫度達到25攝氏度時，光伏產品的各項參數與廠家給定的參數相同，包括最大功率點電壓和電流、開路電壓、短路電流等等。

三、通過下垂控制逆變器無線并聯

下垂控制是一種對等控制方法，能夠對對逆變器無線并聯進行有效控制。其主要原理是對電力系統中的同步發電機的一次調頻和一次調壓功能進行模擬，從而實現解耦控制逆變器的有功和無功兩種功率。這種控制方法的優點是能夠促使并聯的各個逆變器對負載功率進行快速合理的分配，只需要檢測自身信息即可，不需要進行通信，有效提高了負載功能分配的效率及合理性。

四、實現光伏發電運行模式無縫切換的主要策略

在太陽能光伏發電系統要并入電網系統，必須要經過逆變器。這是因為太陽能光伏發展系統產生的是直流電，而電網系統的電流是交流電，因此要實現兩者的并網，就必須要由逆變器對太陽能光伏發電系統的直流電進行處理，轉變為交流電，從而有效保證兩者并網的安全性、可靠性和穩定性。同時，利用逆變器的控制功能，也是保證光伏發電運行模式能夠實現無縫切換的關鍵措施。

在光伏逆變器中，從并網模式切換到孤島運行模式，簡而言之就是從并網控制策略切換為孤島控制策略。這一過程，就是實現光伏發電系統運行模式無縫切換控制的全過程。傳統的下垂控制方式，能夠以電網系統的實際負荷功率的變化情況作為依據，對頻率和電壓的幅值實現自動調節。當在孤島運行模式下，下垂方程以及電網系統的實際負荷能夠決定逆變器的頻率和電壓幅值，而這一操作，必然會造成孤島運行模式與電網系統運行模式在頻率、相位以及電壓幅值方面產生差異，在兩種運行模式進行切換的過程中，必然會對并網造成沖擊，嚴重影響并網運行的安全性、可靠性和穩定性。因此，必須要保證在并網前，兩種運用模式下的逆變器輸出電壓在各個物理量方面，最大限度的保持一致，做到預同步，以保證兩其模式進行切換并網過程的安全性、穩定性及可靠性。

保證孤島和并網兩種運行模式的逆變器各個物理量保持一致，是保證光伏發電運行模式能夠實現無縫切換的關鍵。不僅要保證兩種運行模式的逆變器頻率一致，兩種運行模式的相位也要保持一致。在這里，需要注意逆變器頻率一致，但相位不一定一致，但相位始終一致，頻率必然一致。因此在對逆變器進行檢測的過程中，必須要保證相位和電壓預同步，才能夠進行并網，以保證光伏發電運行模式能夠真正實現無縫切換[3]。

結束語

在當今社會，電力能源被廣泛應用于各個領域，已是現代社會經濟發展建設和人們日常生活正常運行的重要保障。而在傳統化石能源的大量消耗的情況下，采用太陽能光伏發電系統，不僅能夠有效開發太陽能，提高對太陽能的利用率，推動新能源產業的發展建設，保證在社會經濟發展建設過程中的能源安全，同時對我國電力行業的發展進步，保證電力能源安全，也具有積極的促進作用。特別是太陽能屬于清潔能源，利用太陽能光伏發電系統進行發展，對生態環境發展建設，也具有積極的作用。因此，解決光伏發電系統運行模式無縫切換，對我國社會經濟實現可持續發展，具有非常重要的現實意義。