分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)控制方式分析

中電建湖北電力建設有限公司 蔣 樺

1 分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)控制相關簡述

1.1 優(yōu)勢特點

在分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)使用過程中整體的供電輸出功率相對較小，系統(tǒng)運作具有明顯的間歇性特點。由于分布式光伏發(fā)電主要依靠太陽能實現(xiàn)電能轉(zhuǎn)變，所以應用分布式光伏發(fā)電能夠有效提高供電系統(tǒng)的環(huán)保性，可以減少發(fā)電過程中的污染。在分布式光伏發(fā)電過程中，系統(tǒng)運作既不會產(chǎn)生噪聲，也不會排放污染物對空氣和水資源造成污染。可見，在綠色環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展背景下，推動分布式光伏發(fā)電應用普及十分重要[1]。另外，在分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)運轉(zhuǎn)過程中，白天系統(tǒng)整體的發(fā)電效率相對更高，而人們對于電力的需求達到最大化的時段是白天，因此，在分布式光伏發(fā)電的輔助作用下，用電緊張問題能夠得到充分緩解，城市供電系統(tǒng)的工作壓力會有所舒緩。

1.2 系統(tǒng)分析

在分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)當中具體的分布點，面積大小和結(jié)構(gòu)形式存在著一定的差異，實際的系統(tǒng)設計階段需要根據(jù)發(fā)電運作需求科學進行系統(tǒng)規(guī)劃。通常情況下，分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)當中，存在著數(shù)量若干發(fā)電并網(wǎng)單元。對分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)進行組件分析可知，在系統(tǒng)內(nèi)部各個光伏發(fā)電并網(wǎng)單元由電池板組件聯(lián)通組成。對具體的光伏發(fā)電并網(wǎng)單元進行細致結(jié)構(gòu)分析可知，電池板組件在串聯(lián)和并聯(lián)過程中組成了更具規(guī)模性的光伏電池組件陣列，由此形成更大的并網(wǎng)單元。在工作過程中，光伏電池陣列能夠與初級防雷匯流箱和直流配電柜等進行連接，借助線纜接入光伏并網(wǎng)逆變器，在逆變器的工作支持下，能夠?qū)Φ蛪航涣麟娺M行逆變輸出，之后與升壓變壓器相接以提高電壓水平，進而接入用戶端并網(wǎng)完成供電任務。

2 分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)控制落實優(yōu)勢

2.1 有助于實現(xiàn)節(jié)能減排

從環(huán)境友好性和經(jīng)濟效益角度進行分析，光伏和風電新能源均具有非常強的應用優(yōu)勢，在當前的發(fā)電過程中，隨著整個行業(yè)的發(fā)電形式呈現(xiàn)創(chuàng)新升級發(fā)展趨勢，要想使電力供應效果得到改善需要進行光伏發(fā)電的應用落實，有效推動供電體系優(yōu)化，提高整體供電系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)環(huán)保性，使未來的供電行業(yè)能夠?qū)崿F(xiàn)長遠的可持續(xù)發(fā)展。在分布式光伏變電發(fā)電工作得到有效控制的情況下能夠真正實現(xiàn)節(jié)能減排，在新能源發(fā)電系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)支持下，進行電能儲存和用戶側(cè)電能控制以及電網(wǎng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化時，各項工作實踐的環(huán)保型效果都會增強。例如，在用電量持續(xù)增加的情況下，引入分布式光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，能夠使容量有限的電網(wǎng)系統(tǒng)當中多出新能源發(fā)電儲電控制管理組成部分，由于分布式控制系統(tǒng)在使用過程中需要與公共電網(wǎng)相連，所以在二者實現(xiàn)有效連接的情況下，電能使用用戶的增加不會進一步增加排放量，同時，發(fā)電系統(tǒng)的整體經(jīng)濟效益和社會效益也會由此得到改善。

2.2 有利于增強電站收益

現(xiàn)階段市場中的售電主體呈現(xiàn)顯著的多元化發(fā)展趨勢，在多種多樣售電主體共同發(fā)力的背景條件下，對分布式電站進行收益分析，分布式電站的收益相對更加可觀。從分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的實際應用效果上來看，在互聯(lián)網(wǎng)高速發(fā)展的前提條件下，相比其他發(fā)電系統(tǒng)分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)可以有效借助互聯(lián)網(wǎng)優(yōu)勢推進互聯(lián)網(wǎng)+光伏金融創(chuàng)新模式的落實，在電站當中構(gòu)建更具創(chuàng)新性的互聯(lián)網(wǎng)+光伏管理模式，有效迎合新電改的整體發(fā)展需求，促進微電網(wǎng)建設落地。隨著分布式控制系統(tǒng)的應用，滲透電費的結(jié)算方式能夠得到進一步的改良，當下存在的電費難收取問題也會得到充分解決[2]。總體而言，應用分布式電網(wǎng)控制系統(tǒng)能夠有效促進網(wǎng)內(nèi)外的能源聯(lián)通實現(xiàn)可以有效推動智能微電網(wǎng)的建設落實，進而使供售電過程中的各項環(huán)節(jié)得到全面優(yōu)化。隨著分布式電站的運維集中性逐漸提升，在售電過程中，相關平臺能夠逐漸實現(xiàn)單一分布到全面涉及的轉(zhuǎn)型，甚至可以推動能源互聯(lián)網(wǎng)平臺的建設完善，有助于促進用電服務的業(yè)務擴展。正因如此，分布式電站的整體受益情況都會隨之得到改善。

3 分布式光伏總體設計

3.1 運作原理

分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)運轉(zhuǎn)過程中，能夠借助光伏組件進行光電子的吸收，進而利用電力電子發(fā)電裝置，有效將太陽能轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟姡俳柚鸁o并網(wǎng)逆變器實現(xiàn)交流電的轉(zhuǎn)變。對分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)進行結(jié)構(gòu)和組件分析可知，并網(wǎng)逆變器屬于非常關鍵的系統(tǒng)組件內(nèi)容，在實際運轉(zhuǎn)過程中光伏組件產(chǎn)生的直流電在輸入并網(wǎng)內(nèi)以便其后能夠有效轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟娸敵鲋劣脩魝?cè)。運作結(jié)構(gòu)組成如圖1所示。

圖1 運作結(jié)構(gòu)組成

系統(tǒng)運作過程中首先由光伏組件陣列收集太陽能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽M而借助匯流箱和直流配電柜進行電力分流配置，直流電從配電箱輸出后輸入逆變器，借助逆變器和交流低壓配電箱完成交流電的轉(zhuǎn)變和降壓，最后通過升壓變和交流高壓配電柜實現(xiàn)電力能源供應，在就近并入電網(wǎng)的前提下完成分布式光伏發(fā)電過程。

3.2 影響要素

在電網(wǎng)運轉(zhuǎn)過程中，分布式光伏并網(wǎng)發(fā)電控制能夠?qū)﹄妷赫{(diào)節(jié)和電流保護以及非正常孤島現(xiàn)象、電能質(zhì)量等產(chǎn)生比較明顯的影響作用。隨著分布式光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的接入，電網(wǎng)內(nèi)部的整體配電線路發(fā)生電壓波動和閃變的可能性將會有所提升，電壓調(diào)節(jié)的工作難度會由此有所提升；因為接入分布式電源會使電路發(fā)生故障，所以科學落實分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)控制，能夠有效避免電流保護工作受到負面影響。可以進一步保障繼電保護和重合閘等相關操作的有效性；分布式發(fā)電系統(tǒng)應用過程中數(shù)量較多的逆變器，并聯(lián)情況會使電網(wǎng)運作過程中的孤島現(xiàn)象難以被準確預測。在發(fā)電過程中，各項用電設備可能遭到損壞，甚至檢修人員的工作安全也會遭到威脅；由于分布式光伏發(fā)電的分散性相對較強，并且系統(tǒng)中存在數(shù)量較多的電力電子元件，所以，在使用過程中，很容易引發(fā)電網(wǎng)系統(tǒng)的電壓波動，從而導致電能質(zhì)量水平下降。

3.3 總體設計

結(jié)合分布式光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的運作原理，對總體設計方案進行分析可知，在工作階段，光伏并網(wǎng)發(fā)電主要利用電池陣列對太陽能進行電能轉(zhuǎn)變，借助逆變器時產(chǎn)生的直流電轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟娸斔椭岭娋W(wǎng)投入使用[3]。基于此，從宏觀層面進行分布式光伏發(fā)電控制設計，在系統(tǒng)設計規(guī)劃階段，相關人員應該基于光伏并網(wǎng)發(fā)電的優(yōu)勢劣勢科學調(diào)整設計內(nèi)容，結(jié)合并網(wǎng)逆變器的電壓跟蹤裝置實際運轉(zhuǎn)特點，對配電網(wǎng)的電壓波動情況進行充分控制，有效避免分布式光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)接入后對電網(wǎng)產(chǎn)生嚴重的工作影響。除此之外，也應該注意具體的供電需求科學進行分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的應用設計，結(jié)合并網(wǎng)接入點的具體差異調(diào)整具體的系統(tǒng)使用設計方案，通過優(yōu)化總體設計內(nèi)容的方式提高分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的控制有效性，避免發(fā)電系統(tǒng)對電網(wǎng)供電工作產(chǎn)生負面影響。

4 分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)控制方式應用分析

4.1 并網(wǎng)控制

在分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)使用過程中進行控制落實時，首先需要從并網(wǎng)控制技術角度入手進行深入研究，一方面，應該立足于發(fā)電系統(tǒng)的單獨運作情況對，電流電壓和頻率進行充分協(xié)調(diào)，有效采取控制手段控制電壓頻率。另一方面。需要根據(jù)發(fā)電能源的多元化特點，立足于并網(wǎng)逆變器的實際分布模式，科學提高系統(tǒng)運轉(zhuǎn)期間電網(wǎng)工作規(guī)范性。此外，進行并網(wǎng)控制時還需要注意對無盲區(qū)，孤島現(xiàn)象進行全方位的檢測，結(jié)合分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的工作特點，規(guī)避非正常孤島現(xiàn)象，有效推進網(wǎng)內(nèi)電氣性能指標研究深化落實。并網(wǎng)控制線路如圖2所示。

圖2 并網(wǎng)控制線路

4.2 運行控制

對分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)進行運行控制時。可以分別從上級調(diào)控監(jiān)控中心統(tǒng)一控制和系統(tǒng)智能化控制兩個角度開展工作。一方面可以利用實時動態(tài)性采集系統(tǒng)進行輻射強度和交流，電壓等運行指標的調(diào)節(jié)控制；另一方面，能夠引入智能化控制手段，提高系統(tǒng)整體的運轉(zhuǎn)控制有效性。

4.3 風險控制

在風險控制研究過程中應該基于家裝分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的應用進行工作規(guī)劃，在實踐過程中合理利用風險控制技術，降低發(fā)電系統(tǒng)安裝過程中的風險事故發(fā)生率，通過進一步開發(fā)升級風險控制技術，保障接入用戶的用電安全，有效為分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)接入過程中的電壓保護效率和繼電保護質(zhì)量提升提供保障。規(guī)避實際操作過程中的風險要素，提高控制人員在操作及檢修過程中的實踐規(guī)范性以保障整體系統(tǒng)穩(wěn)定運行。

5 結(jié)語

在當前的電力供應產(chǎn)業(yè)發(fā)展過程中，合理利用分布式光伏并網(wǎng)系統(tǒng)，有效提高系統(tǒng)控制技術應用可行性推動光伏并網(wǎng)控制效果優(yōu)化是不可或缺的供電穩(wěn)定性提升舉措。從業(yè)人員在實踐過程中需要充分了解分布式光伏發(fā)電的基本概念和運轉(zhuǎn)特點，根據(jù)分布式光伏發(fā)電的根本性原理，深入分析當下的分布式控制系統(tǒng)運轉(zhuǎn)優(yōu)勢，進而從總體設計角度對分布式光伏并網(wǎng)發(fā)電的實際影響作用出發(fā)進行并網(wǎng)控制研究，通過分析并網(wǎng)控制技術、運行控制技術、風險控制技術等的具體使用方案來為分布式光伏發(fā)電效率提升提供助力，真正為分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)的優(yōu)化發(fā)展增光添彩。