電氣自動化在集中式并網光伏電站中的應用

王同信

摘要：隨著現代經濟的高速蓬勃發展，可持續發展這一理念逐步走進了大眾的視野，并且得到了人們的高度重視。太陽能這一資源具有著環保、安全、可靠的顯著優點，在未來的電力供應體系中具有著不可替代的作用。加強對光伏發電系統的研究與應用，有利于緩解目前電網存在的部分壓力。本文主要對光伏發電原理及其并網形式的特點進行了簡要的探析，主要對集中式并網光伏電站的運行方案及相關技術進行了一系列的研究。

關鍵詞：電氣自動化;光伏電站;集中式;并網形式

前言

化石能源的大量使用不僅給環境帶來了巨大的壓力，在一定程度上也具有著價格高、不利于獲得可觀經濟利益的缺點。就目前來說，開發利用可再生資源，減少化石能源的使用是越來越多企業目前重點關心的問題。近幾年來，我國對于節能環保的提倡力度持續加大，相關政策與法律法規也都向節能環保這一方向傾斜。開發多元化的能源，加強新能源的利用是世界各國目前高度關注的一個問題，對能源體系進行合理調整，加強綠色能源的開發利用，只有做到這樣才能夠真正減輕化石能源目前所帶來的不利影響。光伏發電的使用量正在逐年增長，其顯著的優勢與特點也逐漸被大眾看到，而光伏電站大多數建設在偏遠山區，建筑面積大，巡視操作及極為不便，為了提高效率，近年光伏電站逐步實現自動化遠程監視及操作。

一、光伏發電原理以及并網形式的主要特點探析

光伏發電系統并網并不是隨便就可以實現的，要先實現逆變器輸出正弦波電流的頻率和電網的電壓頻率要達到一致，其次其相位也要相同。集中式并網與分散式并網作為光伏發電并網形式的兩種主要類型，其各自有著不同的特點。集中式并網可以實現電能的直接輸送，顧名思義，它可以把需要的電能直接輸送到電網當中，然后再由大電網對電能實現統一調配管理，分送給需要的用戶，這種形式于規模較大的光伏電站并網來說較為適用，一般設置的離負荷點距離較遠。對于分散式并網來說，它又可以被稱作分布式光伏發電并網，其主要特點是：電能可以被直接的分配到用電設備上，多余的電力資源還可以通過大電網對其進行相應的調節。這種方式比較適用于規模較小的光伏發電系統。集中式光伏電站與分散式光伏電站相比較，其需要的占地面積較多，并且前者對于光照資源有著更為嚴格的要求，對電網質量要求較高。就我國目前的光伏電站發展情況來說，大部分的并網光伏電站具有較為完備的自動化系統，逆變器作為并網光伏電站一類至關重要的設備，就其目前的技術發展情況來看，逆變器已經具備較為完備的自動檢測功能，并且還可以實現自動停啟。對于規模較大的并網光伏電站來說，其具有的逆變器的數量較多，所以逆變器的運行必須要根據電網電壓以及頻率進行確定，有時還要參照電網的相位角，實現對并網的自動跟蹤與檢測，還能夠實現自動停止運行。綜合自動化后臺也是并網光伏電站自動化系統的重要體現。綜合自動化后臺主要是把逆變器、光伏匯流箱等設備的各種參數，利用通信通道，將其在后臺進行整合處理，便于維修人員及時查看數據信息，針對故障問題制定合理的解決方案。除此之外，光功率預測系統也是并網光伏電站自動化的重要體現，它可以根據近期的天氣預報值，制定近期的發電計劃，根據天氣的變化確定光伏負荷，進而對其實現嚴格的把控。

二、集中式并網光伏電站的主要運行方案及其相關技術的研究

2.1孤島效應的相關研究

當供電系統出現問題時，不得不進行停電維修，這就會使用戶的用電受到影響，有時供電系統會因為發生事故，進而引起跳脫，用戶側的光伏并網發電系統就極其會和附近的負荷形成一個電力企業不能夠嚴格把握的供電孤島，不僅會給專業的檢測人員帶來一定程度的危險，還會影響用戶的用電安全。孤島效應的產生會給整個電網系統帶來許多不可估量的損失。孤島效應對負荷和電器設備以及周圍的人身安全都會造成一定程度的危害，當供電系統存在缺陷，且供電質量不高時，還會使用電設備發生不可逆的損壞。當電網恢復的時候，光伏發電系統會實現重新并網，但是其相位不能夠與電網實現同步化，進而會產生較大的沖擊電流。由此可見，對孤島效應實行預防并且采取防孤島保護是十分必要的。對于防孤島保護，我們可以分為主動和被動兩種形式，被動式防孤島保護目前存在的缺陷是：負荷和逆變器的輸出功率與孤島的匹配程度較低，主動式防孤島保護需要有一定的干擾，但是這種保護方式存在一定的局限性，充分考慮兩種保護方式的優缺點，當電網發生失壓情況時，防孤島效應保護必須要立即開始動作，并且切斷與電網的聯系。

2.2最大功率點跟蹤（MPPT）技術

在實際應用光伏發電系統過程中，最大功率點跟蹤技術比較常見的應用方式有以下兩種。

第一，擾動觀察法。利用該種方式下，能夠將最大功率點的范圍有效找出，為更好的進行功率整體的跟蹤工作提供理論依據。

第二，電導增量法。利用該種方式，能夠將光伏列陣中曲線的發生規律進行準確標記，借助曲線作用上，能夠求出一定階段下功率的最大值。

2.3 AGC/AVC主要功能相關研究

在光伏電站中，光伏自動發電控制（光伏AGC）接收來自調度指令或電站本地內的有功需求，并按照制定好的控制策略分配給光伏電站內的逆變器，逆變器根據分配出力值，實時調節出力，從而實現整個光伏電站有功分配和調節，維持光伏電站高壓側電壓接近目標值光伏自動電壓控制（光伏AVC）接牧來自調度的并網點電壓目標值，通過控制策略實時調節并網逆變器、無功補償設備（SVG/SVC）的無功補償值或變電站升壓變壓器的分接頭進行光伏電站內的整體無功補償，從而使并網點電壓處在正常運行范圍內。

結束語

簡而言之，太陽能光伏發電技術是目前一項技術含量較高，并且綠色環保的新能源技術，太陽能的開采不受地域條件的限制。光伏發電作為一項綠色可再生的新能源發展形式，其快速發展不僅緩解了化石能源帶給環境的污染，還在一定程度上改變了人們的生活方式。光伏發電與傳統的發電形式相比較，其安全性更高，且綠色環保。太陽能作為一項取之不盡、用之不竭的自然能源，對其進行科學合理的利用，不僅可以解決能源短缺、環境污染問題，還能夠實現更為可觀的經濟效益。

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