分析太陽能光伏發(fā)電并網(wǎng)控制

單小勇

摘 要：近幾年，隨著科技的不斷發(fā)展，以及人們對太陽能光伏發(fā)電技術(shù)研究的深入，太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)變得更加的多樣化。為了使太陽能光伏發(fā)電更加合理，為人們提供更加穩(wěn)定、充足的電能，應(yīng)當(dāng)從實(shí)際情況出發(fā)，加強(qiáng)對太陽能光伏發(fā)電并網(wǎng)控制的研究。

關(guān)鍵詞：太陽能；光伏發(fā)電；并網(wǎng)控制

1 太陽能發(fā)電分析

現(xiàn)階段，太陽能發(fā)電池主要有單晶硅、非晶硅、多晶硅等中不同材質(zhì)共同構(gòu)成。太陽能發(fā)電主要通過電池發(fā)電效率體現(xiàn)其具體應(yīng)用價值，因此，電池質(zhì)量的好壞對發(fā)電的效率和質(zhì)量會產(chǎn)生直接影響[1]。目前，單晶硅電池的應(yīng)用最為廣泛，超過了80%；薄膜電池的應(yīng)用增長十分速度，超過了10%；聚光和新型太陽能電池的應(yīng)用相對來說比較少。

太陽能發(fā)電應(yīng)用的主要途有孤立光伏發(fā)電系統(tǒng)和并網(wǎng)系統(tǒng)。并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的投資較少，同時，在太陽能發(fā)電過程中，可以以網(wǎng)的形式將光伏發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)入到大電網(wǎng)中，采取并網(wǎng)方式運(yùn)行，與大電網(wǎng)相互支撐，確保太陽能發(fā)電的合理性，這也是大規(guī)模應(yīng)用光伏發(fā)電的一項(xiàng)主要方式，可以保證電網(wǎng)運(yùn)行的合理性。

2 光伏電站并網(wǎng)技術(shù)分析

光伏電站并網(wǎng)運(yùn)行過程中應(yīng)當(dāng)從不同方面滿足電網(wǎng)的具體需求，主要包括的內(nèi)容有電能質(zhì)量、功率、電壓、電網(wǎng)異常保護(hù)等，發(fā)送電能的質(zhì)量必須在電壓偏差、直流分量、電壓平衡度等各方面滿足國家的具體標(biāo)準(zhǔn)[2]。在單機(jī)并網(wǎng)中逆變器運(yùn)行過程中，通常電流紋波較小，但是，與多機(jī)并運(yùn)行過程中，因?yàn)槟孀兤鬏敵鲭娏鞑y相互疊加，有可能會引起電流網(wǎng)諧振或電流諧波超標(biāo)等不良情況，這將會導(dǎo)致電網(wǎng)提供的質(zhì)量會有所下降，因此，要對光伏逆變器控制策略加以改進(jìn)，同時，應(yīng)當(dāng)在電網(wǎng)合適節(jié)點(diǎn)配置阻抗濾波，通過對其進(jìn)行應(yīng)用，使電網(wǎng)質(zhì)量能夠得到進(jìn)一步改善。

調(diào)度部門在具體工作中，對不同規(guī)模光伏電站的要求也不同，中型和大型光伏電站在運(yùn)行過程中應(yīng)當(dāng)具有一定的調(diào)節(jié)有用功功率能力，并且依據(jù)電網(wǎng)調(diào)度部門的具體質(zhì)量，對輸出功率進(jìn)行控制[3]。為了實(shí)現(xiàn)對光伏電站功率的合理控制，光伏電站中應(yīng)當(dāng)安裝有用功功率控制系統(tǒng)，其在應(yīng)用過程中，可以自動接收并執(zhí)行電網(wǎng)調(diào)度部門遠(yuǎn)方發(fā)送的針對有功出力的實(shí)際控制信號，同時，要依據(jù)電網(wǎng)的具體頻率值、電網(wǎng)調(diào)度部門指令信號，對電站的有功功率輸出進(jìn)行自動調(diào)節(jié)，保證光伏電站最大輸出功率，變化率都處于電網(wǎng)調(diào)度部門給定值內(nèi)，從而使電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性能夠得到維護(hù)，確保其在運(yùn)行過程中不會出現(xiàn)任何問題。

大中型并網(wǎng)光伏電站要具備一定耐受電壓異常和系統(tǒng)頻率異常能力，避免電網(wǎng)頻率或電壓異常脫離，導(dǎo)致電網(wǎng)電源受到損失[4]。針對小型光伏發(fā)電站，應(yīng)當(dāng)依據(jù)國家相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，當(dāng)并網(wǎng)點(diǎn)處的具體電壓大小超過了規(guī)定電壓時，要立即停止向電網(wǎng)線路送電。此外，如果并網(wǎng)點(diǎn)頻率不在49.5-50.2Hz范圍內(nèi)時，應(yīng)當(dāng)在0.25s內(nèi)停止送電。

3 太陽能光伏發(fā)電并網(wǎng)控制

3.1 并網(wǎng)控制目的

光伏發(fā)電系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行過程中，將發(fā)出的電能與電網(wǎng)進(jìn)行連接，而在實(shí)際連接過程中，電網(wǎng)電壓與接入電流存在一定的相位差，進(jìn)行控制的目的是使并網(wǎng)中的電流與電壓的相位差保持0，這也是并網(wǎng)控制的最終目的。

3.2 并網(wǎng)控制方法

通過太陽能光伏發(fā)電發(fā)出的電能都是直流電，在實(shí)際操作過程中，要通過一系列的轉(zhuǎn)換后，才能并網(wǎng)，例如逆變、控制、檢測和保護(hù)等。通常來說，逆變器應(yīng)當(dāng)與控制器向結(jié)合，共同控制電能并網(wǎng)[5]。光伏并網(wǎng)需要多項(xiàng)技術(shù)的支持，其是一項(xiàng)高新技術(shù)，加強(qiáng)對并網(wǎng)逆變控制器的發(fā)展，對于光伏發(fā)電技術(shù)來說會起到了重要作用。

（1）光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行期間，通過逆變器對電能進(jìn)行處理，最終可以確保電能的輸出為正弦電流，對電網(wǎng)不會造成沖擊，并且要滿足電網(wǎng)規(guī)定的相關(guān)指標(biāo)，例如，高次諧波要控制到最低，最大程度減少對電網(wǎng)造成的沖擊，同時，在該過程中，也不能對電網(wǎng)產(chǎn)生諧波干擾等，以免對電網(wǎng)的運(yùn)行造成不良影響。

（2）太陽能光照強(qiáng)度發(fā)生改變時，逆變器在實(shí)際運(yùn)行過程中，應(yīng)當(dāng)依據(jù)光照和負(fù)載變化，保證運(yùn)行的高效性與合理性。

（3）電能電池輸出功率與光照、溫度、負(fù)載等各項(xiàng)因素都有著密切聯(lián)系，這就要求逆變器應(yīng)當(dāng)具有跟蹤最大功率功能，實(shí)現(xiàn)自我調(diào)節(jié)，確保運(yùn)行的合理性。

（4）在特定情況下，電網(wǎng)斷定時，仍然能夠完成相應(yīng)的供電操作。

3.3 并網(wǎng)光伏發(fā)電優(yōu)點(diǎn)

（1）發(fā)出的電能可以與電網(wǎng)直接連接，不需要應(yīng)用蓄電池，這大幅度降低了太陽能光伏發(fā)電的投資成本，降低了太陽能發(fā)電成本，同時也是系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性得到了進(jìn)一步提升，在運(yùn)行過程中，不要對蓄電池在運(yùn)行過程中可能出現(xiàn)的各種狀況進(jìn)行考慮，而且有利保護(hù)環(huán)境，避免應(yīng)用蓄電池，造成蓄電池污染[6]。

（2）光伏并網(wǎng)發(fā)電，采用分散發(fā)電供電，這也使電網(wǎng)進(jìn)入更加靈活，使電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性得到了進(jìn)一步提高，同時也有利于提升電力系統(tǒng)在運(yùn)行過程中對自然災(zāi)害的抵抗，能夠平衡電力系統(tǒng)負(fù)荷，減少電力系統(tǒng)在運(yùn)行過程中的能量損耗。

（3）在建筑物上安裝電池，這樣不僅可以減小占地面積，而且不會對建筑物造成影響，使建筑物的利用得到了進(jìn)一步提高。

4 應(yīng)用太陽能光伏發(fā)電并網(wǎng)需要注意的問題

4.1 變壓波動

光照強(qiáng)度對光伏發(fā)電裝置在運(yùn)行過程中的具體輸出功率大小會造成較大應(yīng)先。天氣、季節(jié)、光照各項(xiàng)因素都會影響光照強(qiáng)度，并且會導(dǎo)致輸出功率出現(xiàn)波動。相關(guān)規(guī)定表明，電壓偏差允許的范圍在±7%以內(nèi)，在對光伏發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行應(yīng)用期間，要對充分考慮瞬間充電網(wǎng)中脫離，對整個系統(tǒng)電壓造成的影響。

4.2 諧波

光伏發(fā)電系統(tǒng)中的光伏電池的主要作用是將電能轉(zhuǎn)換為電能，此時點(diǎn)能為直流電，并網(wǎng)逆變器的主要作用是將直流電轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢詽M足電網(wǎng)頻率的正弦波電流，但是，在該過程中會形成大量諧波。大量研究資料結(jié)果表明，通過并網(wǎng)擬變器后，電壓會出現(xiàn)3.3%-4.1%的畸變，這與我國電網(wǎng)電壓諧波畸變率4.0%的要求基本相符。但是，升壓并入電網(wǎng)期間，與電網(wǎng)測接入點(diǎn)會形成北京諧波疊加，情況嚴(yán)重時，將會超過國家規(guī)定的畸變率，因此，并入電網(wǎng)時，要做好相應(yīng)的檢測工作。

4.3 無功平衡

將適當(dāng)?shù)臒o功補(bǔ)償裝置安裝在光伏發(fā)電系統(tǒng)中，這樣可以能夠獲取較高的電力功率因素。若光伏發(fā)電系統(tǒng)通過變壓器升壓到10kV入網(wǎng)，系統(tǒng)入網(wǎng)側(cè)功率應(yīng)當(dāng)控制在0.92-0.98之間，光伏發(fā)電系統(tǒng)在運(yùn)行過程中，應(yīng)當(dāng)依據(jù)裝機(jī)容量60%對無功補(bǔ)償裝置進(jìn)行配置。

5結(jié)束語

現(xiàn)階段，人們加強(qiáng)了對綠色可再生能源的開發(fā)與利用，太陽能因?yàn)樽陨砭哂歇?dú)特的優(yōu)點(diǎn)，因此，得到了更加廣泛的關(guān)注。太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電是太陽能光伏利用的主要趨勢，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對該項(xiàng)內(nèi)容的研究，從而使太陽能光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)的應(yīng)用更加廣泛、合理。

參考文獻(xiàn)

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（作者單位：保定天威英利新能源有限公司）