光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)點電壓升高調(diào)整原理及策略

李彤

摘要：隨著時代的不斷發(fā)展，各種技術(shù)紛紛涌現(xiàn)，光伏發(fā)電技術(shù)即是其中之一，相比于傳統(tǒng)發(fā)電技術(shù)，光伏發(fā)電具有潔凈、無污染、無噪聲、來源廣泛等突出特點，對光伏發(fā)電相關(guān)技術(shù)進行進一步了解有十分積極的意義，光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)點電壓升高調(diào)整，是目前該技術(shù)面對的問題之一，對其調(diào)整原理和方法進行分析，有利于該技術(shù)的進一步應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：光伏發(fā)電系統(tǒng);并網(wǎng)點電壓;優(yōu)化策略

大規(guī)模光伏發(fā)電系統(tǒng)在執(zhí)行并網(wǎng)運行時，要求其所占的容量逐步提升，并且對電力系統(tǒng)的影響也逐漸增大。其中需要經(jīng)常用到的轉(zhuǎn)換接口是逆變器，在控制PCC電壓時，不能單純的依靠傳統(tǒng)的電力調(diào)整方式，要利用經(jīng)濟實用的PCC電壓升高解決目前問題，同時借助于自身的特點優(yōu)化光伏發(fā)電，提高發(fā)電系統(tǒng)的滲透率。

1光伏發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電原理和優(yōu)勢

1.1光伏發(fā)電系統(tǒng)的原理

光伏發(fā)電利用的基本原理是光電效應(yīng)，其發(fā)電裝置的核心是半導(dǎo)體光電二極管，通常來說，相關(guān)人員會將多個光電二極管并聯(lián)使用，組成較大的太陽能電池發(fā)電裝置。當(dāng)太陽光照射到電池上時，光電二極管可以將光能轉(zhuǎn)化成電能，由于光電二極管數(shù)量眾多，產(chǎn)生的電流往往比較大，一般可以滿足各類用戶使用。

1.2光伏發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)勢

光伏發(fā)電系統(tǒng)主要的能源來源是太陽，太陽能取之不盡，用之不竭，按目前全球用電量計算，只需在極小的地點安裝太陽能光伏裝置就可以滿足需求，在用電量出現(xiàn)變化的情況下，可以隨時調(diào)整光電二極管數(shù)量，保持對電能的合理利用[1]。同時，太陽能可以就近獲得，避免電力運輸中各類電阻造成的電力浪費，而且太陽能屬于潔凈能源，無污染、無噪聲。

2光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)點電壓升高調(diào)整原理

光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)運行過程中易出現(xiàn)電壓升高問題，為此對高壓進行調(diào)節(jié)限制十分必要，具體而言，我國對于供電電壓允許偏差為高于或者等于35kV的正負電壓的絕對值之和必須要控制在10%內(nèi)，而低于或者等于10kV的三相供電壓，電壓偏差值必須要控制在±7%之前，同時220V的單向電壓，整體的電壓偏差必須要控制在-10～7%之間。而光伏發(fā)電系統(tǒng)具有大規(guī)模應(yīng)用特點，因此在進行電壓調(diào)整時，則可以通過改善輸電線路阻抗參數(shù)、配置儲能參數(shù)以及改變光伏系統(tǒng)的功率輸出等方式對光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)點電壓升高問題進行調(diào)解。但是在調(diào)解過程中，由于改善輸電線路阻抗參數(shù)及配置儲能參數(shù)這種調(diào)節(jié)方式，前期需要進行較大的投資，因此很難在電網(wǎng)系統(tǒng)大規(guī)模應(yīng)用，而改變光伏系統(tǒng)的功率輸出調(diào)整方式，功率改變的本質(zhì)就是控制電壓，因此改變光伏系統(tǒng)的功率輸出是最為可行的一種方式，在本文中筆者主要是通過調(diào)整電壓系統(tǒng)有功電流電壓和無功電流電壓，從而防止光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)運行出現(xiàn)高壓問題。

3光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)點電壓升高調(diào)整的方法

3.1無功電流電壓模式下調(diào)整光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)點電壓升高的方法

在光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)運行過程中，無功電流電壓調(diào)整也是一種可行的電壓控制方式，為了能夠提升電壓的調(diào)整精度，筆者認為可以采用瞬時電壓幅值-無功電流的IQ（U）電壓控制方式，這樣當(dāng)PCC的電壓升高時，我們就可以使用光伏發(fā)電系統(tǒng)工作因數(shù)滯后于與實際工作的方式，從而利用電網(wǎng)系統(tǒng)的電感特性，利用電網(wǎng)容量中的電網(wǎng)功率因數(shù)從而對PCC電壓進行調(diào)節(jié)，光伏并網(wǎng)系統(tǒng)中的PCC輸送有功電流也會則為IG，同時PCC電壓中的電壓則為UPCC，而在光伏并網(wǎng)系統(tǒng)中的逆變器吸收的無功電流則為Icomp，而在PCC電壓作出相應(yīng)的調(diào)整時，輸出的電壓則為UPCCO，我們就可以使用雙二階通用積分器同步坐標系所環(huán)，對光伏發(fā)電系統(tǒng)中的PCC的電壓幅值和相位進行測定，從而通過者間的比對，通過PI調(diào)節(jié)器調(diào)整對誤差進行補償，從而實現(xiàn)理想的電壓，同時還可以通過設(shè)定參考值疊加的方式，對光伏逆變器中的有功電流參考值進行控制，從而實現(xiàn)PCC電壓的有效調(diào)整，這也是調(diào)整光伏并網(wǎng)系統(tǒng)升高的一種有效方式，可以將電壓可以控住在合理的范圍內(nèi)[2]。

3.2有功電流電源的調(diào)整原理及調(diào)整方略

1）有功電流的調(diào)整原理。光伏發(fā)電并網(wǎng)運行，會出現(xiàn)PCC電壓升高的現(xiàn)象，究其原因是光伏發(fā)電系統(tǒng)的容量偏大，這必然會產(chǎn)生大量的有功功率，因而在使用時想辦法限制或者減少光伏系統(tǒng)的發(fā)電狀況，能控制整體的電流狀況，讓輸出的電壓在可以控制的范圍內(nèi)。

2）有功電流的調(diào)整方法。限制時運用有功電流限制方略時，要求了解到實驗過程中的暫態(tài)和穩(wěn)態(tài)波形圖，當(dāng)PCC本地負被隔離一，PCC能夠在短時間內(nèi)電壓升高，同時要求電壓調(diào)整器控制電壓狀況，增強PCC的整體控制力度，所以控制系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)也得到最為有效的控制。電壓調(diào)整方式是穩(wěn)態(tài)波形，也就說當(dāng)前系統(tǒng)是穩(wěn)定運行模式，隨著時間推移輸出的功率正在逐漸減少，電壓整體偏差會出現(xiàn)回歸為零的情況，因而系統(tǒng)功率運行是在單位因子范圍內(nèi)。

3.3選擇光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)逆變器

在光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)點電壓調(diào)節(jié)中，逆變器是最重要的調(diào)節(jié)設(shè)備。在選擇光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)逆變器的時候，要根據(jù)光伏發(fā)電系統(tǒng)的整體技術(shù)指標及廠商提供的產(chǎn)品手冊來選擇，另外還要考慮其他因素，比如整機效率、額定輸出功率、啟動性能、輸出電壓等。額定輸出功率指的是光伏逆變器的負載供電能力，選擇合理的逆變器能夠有效提高電壓調(diào)節(jié)的質(zhì)量。輸出電壓調(diào)節(jié)性能指的是逆變器的穩(wěn)壓性能，其與輸出電壓的偏差有著重要的聯(lián)系[3]。

4光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)點電壓升高調(diào)整案例分析

案例簡介：某光伏電站總裝機容量為10MW，共有7個光伏方陣，該光伏電站主要出現(xiàn)了35kV并網(wǎng)點電壓升高問題，也即在日照輻射較強時（2：00～14：00左右），會導(dǎo)致光伏電站并網(wǎng)功率升高，從而引發(fā)并網(wǎng)點電壓顯著升高，而依據(jù)調(diào)度下發(fā)母線電壓限值規(guī)定，35kV并網(wǎng)點電壓合理范圍應(yīng)為33.5-38.5kV，若不及時采取調(diào)整措施，則會導(dǎo)致并網(wǎng)點電壓超過規(guī)定上限，從而對整體電力系統(tǒng)造成不良的影響，鑒于此，相關(guān)人員設(shè)計了SVG的無功能力和光伏逆變實驗對電壓進行了調(diào)節(jié)。

首先，是對海原變35kV母線進行控制，U5電壓越高，會導(dǎo)致并網(wǎng)點UPCC電壓越高，控制方法主要有：降低海原變主變檔位或采用SVG發(fā)出感性無功、切除電容器、投入電抗器等方式降低海原變無功功率設(shè)備壓力，其次，是對SVG發(fā)出的無功Qc進行控制，由于QC越高，UPCC越低，為此，可利用AVC系統(tǒng)進行自動或手動電壓無功綜合調(diào)節(jié)。實驗結(jié)果顯示，通過過AVC系統(tǒng)控制SVG進行電壓無功綜合調(diào)節(jié)，能夠?qū)⒉⒕W(wǎng)點電壓控制在38.5kV以下，該種調(diào)整方法對SVG具有一定的依賴性，為此，還可利用變器無功能力，對各方陣逆變器功率因數(shù)進行手動設(shè)置和進行無功補償，或者將逆變器、各方陣數(shù)據(jù)采集器與現(xiàn)有AVC系統(tǒng)進行接入，然后通過AVC系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集器、逆變器等一系列的操作，促進向電網(wǎng)輸送的無功功率QG增加，從而實現(xiàn)并網(wǎng)電壓的調(diào)節(jié)，實驗證實其能將電壓能控制在37.46kV左右。

5結(jié)束語

綜上所述，目前我國光伏發(fā)電技術(shù)屬于新型產(chǎn)業(yè)，在光伏發(fā)電技術(shù)的發(fā)展中也受到了國家及社會的大力支持，調(diào)整光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)點電壓可以有效促進光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)的持續(xù)發(fā)展，其也受到了相關(guān)科研單位及光伏企業(yè)的關(guān)注。要想有效提高光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)點電壓調(diào)整的質(zhì)量，就要全面掌握光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)點的運行機制，根據(jù)不同的系統(tǒng)制定不同的優(yōu)化對策，以此提高電壓調(diào)整質(zhì)量，使光伏發(fā)電技術(shù)及光伏企業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻

[1]廖建海.光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)點電壓升高調(diào)整原理及措施探討[J].科技創(chuàng)新與生產(chǎn)力.2018（06）

[2]徐娟.光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)點電壓升高調(diào)整原理及方法[J].現(xiàn)代經(jīng)濟信息.2018（02）

[3]太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的系統(tǒng)分類[J].能源與節(jié)能.2014（08）