光伏發(fā)電在微電網(wǎng)中接入及動態(tài)特性探索

鐘筱怡

摘 要：針對光伏發(fā)電輸出功率的波動性，解析了電源接入的路徑。在探究過程中，如果電源留有足量的儲能，就會抑制各時段的波動功率；在確認(rèn)平均功率時，不僅要識別儲能顯示的總?cè)萘浚€要優(yōu)化調(diào)配固有的設(shè)備容量，平抑電源波動。光伏發(fā)電特有的微電源可以隨時被調(diào)用，具有一定的動態(tài)優(yōu)勢。

關(guān)鍵詞：光伏發(fā)電；微電網(wǎng)；動態(tài)特性；波動性

中圖分類號：TM615 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.24.083

分布式發(fā)電（DG）的使用效果比較好，排出的污染物很少，安設(shè)也很靈活。但是，如果接入過多的DG，將會帶來多重干擾。微電網(wǎng)布設(shè)的新體系整合了各時段的負(fù)荷、儲能和發(fā)電機(jī)構(gòu)建了可控單元，調(diào)配了足量的熱能。光伏發(fā)電是可以被再生的，因為其技術(shù)路徑成熟，所以，被當(dāng)成不可缺失的微電源。為此，有必要明析微電網(wǎng)特有的發(fā)電接入路徑，解析動態(tài)特性，減小各時段電源的波動頻率。

1 創(chuàng)設(shè)探究模型

光伏發(fā)電特有的模型整合了逆變器和光伏陣列，并針對電池單元創(chuàng)設(shè)了等效情形下的電路。創(chuàng)設(shè)模型必備的數(shù)值有光電池搭配的輸出電流、光電池泄漏出來的電流、體系內(nèi)的旁路電阻、短路情形的電流、飽和狀態(tài)的二極管電流、串聯(lián)的等效電阻、預(yù)設(shè)的各類常數(shù)和測得的電池溫度。其中，短路電流關(guān)系著照射進(jìn)來的光線強(qiáng)度，經(jīng)由二極管的電流關(guān)系著變更的溫度。

調(diào)控光伏發(fā)電時要預(yù)設(shè)最大范疇的功率點，采取跟蹤調(diào)控的方式。光照強(qiáng)度與輸出功率有很大的關(guān)系，一天之中，光線強(qiáng)度會隨著天氣的變化而變化，數(shù)值并不穩(wěn)定。光伏發(fā)電含有多重組件，而太陽能也可能被替換成電能。經(jīng)由并網(wǎng)內(nèi)的逆變器，電能會被變更為同一頻率下的電流正弦波并入電網(wǎng)。如果逆變轉(zhuǎn)換電能，將會出現(xiàn)諧波，增添諧波干擾。

2 設(shè)定接入路徑和最優(yōu)的儲能容量

2.1 光伏發(fā)電與其他電源的配合

微電網(wǎng)中布設(shè)了很多種電源，形式多樣。由于光伏發(fā)電具有波動性和不可調(diào)節(jié)性，所以，光伏發(fā)電時需要與可被調(diào)和的電源配合，例如燃?xì)廨啓C(jī)搭配的電源、水力發(fā)電特有的小型裝置等。采用同步發(fā)電機(jī)分軸構(gòu)架下的微型輪機(jī)時，要想調(diào)控它的斜率，就要通過調(diào)速器來實現(xiàn)，而調(diào)控它的旋轉(zhuǎn)速率需要變更投入的燃料總量。在控制轉(zhuǎn)速時，要考量調(diào)控的時間和機(jī)構(gòu)放大倍數(shù)。如果時間常數(shù)偏小，將會增添總的超調(diào)量；如果時間常數(shù)偏大，裝置會劇烈振蕩，阻礙調(diào)控進(jìn)程。

在并網(wǎng)路徑下，電網(wǎng)即可平衡總體功率。但是，如果孤島運行，特別是將并網(wǎng)變更為孤島時，偏慢的調(diào)節(jié)速率會伴有強(qiáng)烈的振蕩。光伏發(fā)電表征出來的功率并不穩(wěn)定，不僅會增大電壓，頻率還會出現(xiàn)波動。為此，只有增加儲能設(shè)備才能調(diào)和這種慣性，讓波動變得平緩。

2.2 逆變器帶來的諧波

當(dāng)經(jīng)由光伏陣列輻射過來的太陽能被替換為電能時，采用直流輸出的方式。并網(wǎng)搭配逆變器，直流電被再次變更為交流電，二者特有的相位和頻率等同。在逆變過程中，電子接口會帶有諧波，而逆變輸出來的波形關(guān)系著SPWM特有的流程，也關(guān)系著負(fù)載參數(shù)和逆變開關(guān)的頻率。在解析這類電流時，很難依循設(shè)定好的某一公式進(jìn)行。但是，對于單次諧波，仍然側(cè)重于奇次諧波。

將逆變器與濾波器搭配在一起布設(shè)于濾波器的后側(cè)。在調(diào)配電感電容時，高次諧波搭配了旁路的偏低阻抗，去除了逆變路徑下的諧波電流。當(dāng)變電源運轉(zhuǎn)時，要確認(rèn)最合適的評判指標(biāo)。常規(guī)情形下，可查驗諧波表現(xiàn)出來的畸變率。由此可知，如果照射光線偏弱，基波電流將會被縮減，畸變率會變得更大。

2.3 儲能容量的設(shè)定要求

在設(shè)定儲能容量時，要考慮光伏電池的平均輸出功率、儲能設(shè)備和電池的總功率。如果總功率超過了平均功率，則儲能設(shè)備在這一時段釋放出來的電能就會超出充電得到的電能；如果平均功率超過了總功率，則充電獲取的能量就會超出釋放電能；如果二者相等，那么，儲能設(shè)備現(xiàn)有的容量應(yīng)為最小。

光伏電池和搭配的儲能類設(shè)備彼此耦合，平抑了各時段的輸出功率。與燃?xì)廨啓C(jī)搭配電源功率提供了瞬時情形下的支持，減小了波動頻率，而輸出光伏功率、輸出設(shè)備功率都被整合為平滑的數(shù)值。與此同時，還要設(shè)定跟蹤調(diào)控，創(chuàng)設(shè)儲能設(shè)備特有的工作路徑和工作模式。變更微電網(wǎng)時，并網(wǎng)漸漸變?yōu)楣聧u。在這一時段內(nèi)，如果能增添固有的總儲能，就能快速放電，瞬時增設(shè)微電網(wǎng)涵蓋的容量，減小波動頻率。

3 構(gòu)建仿真路徑

由仿真結(jié)果可得，在沒有增加儲能設(shè)備之前，如果光伏電源變更了初始功率或者切換孤島，那么，缺失的功率將交由微型裝置。但是，如果添加儲能設(shè)備，這類波動將會移轉(zhuǎn)至增設(shè)的這些設(shè)備中，以供應(yīng)補(bǔ)償。而在孤島運行路徑下微型裝置才會真正出力。設(shè)定接入流程能妥善抑制各時段內(nèi)的電源波動功率；縮減微電網(wǎng)的日常波動能修補(bǔ)調(diào)節(jié)速率偏慢的問題。

如果經(jīng)常變更光伏電源的輸出功率，那么，其就會存在波動性，它是否吻合預(yù)設(shè)的電源是被探析的重點。微電網(wǎng)銜接光伏電源后，要增設(shè)耦合架構(gòu)下的儲能設(shè)備來抑制功率的波動。平均輸出功率代表設(shè)備容量，當(dāng)這個值一定時，可隨時插入電源并投入運行。

4 結(jié)束語

針對光伏發(fā)電創(chuàng)設(shè)了動態(tài)模型。因為光伏發(fā)電的輸出功率具有波動性，所以，在微電網(wǎng)中，要有效辨識接入的電源。在考量平均功率時，要算出儲備總?cè)萘?，并根?jù)結(jié)果著手優(yōu)化調(diào)配。在微電網(wǎng)架構(gòu)內(nèi)，光伏電源隨時可被插入，隨時可以運行，而逆變器中的諧波電流會隨著光照的變化而改變它的強(qiáng)度，顯現(xiàn)出波動狀態(tài)。在工作過程中，要選取適當(dāng)?shù)能浖枰苑抡娌轵灐２轵灥贸龅臄?shù)值表明，接入方式平抑了常規(guī)流程內(nèi)的波動功率，從初始的并網(wǎng)平穩(wěn)轉(zhuǎn)移至微電網(wǎng)，減少了頻率的波動。

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〔編輯：白潔〕