考慮動態環境下的光伏系統柔性功率點自適應跟蹤控制算法

施永豪，董志誠

(1.中原工學院 信息商務學院，鄭州 450000；2.西藏大學 工學院，拉薩 850000)

在電網容量保持不變的情況下，并網光伏電站(grid-connected photovoltaic power plant，GCPVPP)的增加可能會在發電高峰期(如中午)導致電力基礎設施出現過電壓問題。為了解決電力系統潛在的此類挑戰性難題，各國對電網規范和標準進行了不斷的更新，例如，丹麥電網規范要求輸出功率大于11 kVA的GCPVPP應能在需要時將輸出功率限制在恒定值，通過限制GCPVPP的功率輸出，剩余的發電功率可用于提供輔助功能，如頻率支持等[1]。功率限制控制(恒定功率控制)[2]，功率儲備控制[3]和功率爬坡率控制[4]的要求是通過GCPVPPs上的各種電網代碼規定的，為了滿足這些要求，需要用柔性功率點跟蹤(flexible power point tracking，FPPT)算法取代GCPVPPs中現有的最大功率點跟蹤(maximum power point tracking，MPPT)算法。

過去，文獻中大多數研究的焦點是光伏(photovoltaic，pv)串的最大功率點跟蹤，以提高整體功率轉換效率和能源利用率。除了傳統的MPPT算法如擾動與觀測(perturb & observe，P&O)[5]和增量電導算法[6]外，還引入了模型預測[7]、粒子群優化[8]和雙Kalman濾波[9]等先進算法從pv串中提取最大功率；文獻[10]中還考慮了部分陰影條件下pv串的運行情況分析。隨著FPPT需求的引入，針對GCPVPPs的不同配置也引入了幾種FPPT算法。實現FPPT操作的方法主要有兩類：

1)在兩級GCPVPPs中修改DC-DC換流器控制器或在單級GCPVPPs中修改DC-AC換流器控制器(例如比例積分控制器)。文獻[11]中介紹了FPPT的基本原理，重點是穩定性問題；文獻[12]介紹了一種基于P&O算法的電壓基準計算方法，用于計算與所需有功功率相關的電壓基準值。然而，將運行點移動到最大功率點(maximum power point，MPP)的右側會降低這些算法的魯棒性，因為在快速降低輻照度的情況下，運行點可能超過光伏板的開路電壓。……