農(nóng)村分布式光伏發(fā)電網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)研究

李澤藩，張恒睿

（濟寧學(xué)院，山東 濟寧 273100）

0 引言

由于人類社會的不斷發(fā)展和人口的迅速增長，能源短缺和污染已成為當(dāng)今世界全人類面臨的最大問題之一。在各國達成共識。在各種新能源中，由于其可再生，清潔和環(huán)保的特性，太陽能光伏生產(chǎn)已成為全球能源領(lǐng)域不可或缺的一部分。并網(wǎng)發(fā)電是主要的發(fā)電方式，也是因為它的成本低，耗電少。尺寸大和使用靈活的好處吸引了許多研究人員進行研究并產(chǎn)生直接的研究結(jié)果。然而，隨著深入的研究，更復(fù)雜的環(huán)境問題和電力需求的增加，新的問題正在慢慢出現(xiàn)，電網(wǎng)供電的配電技術(shù)正面臨著更復(fù)雜的挑戰(zhàn)。

1 光伏電網(wǎng)發(fā)電的意義

太陽能光伏技術(shù)的使用對環(huán)境保護，綠色和可再生能源的建設(shè)和使用以及社會和經(jīng)濟發(fā)展具有重要意義。如今，隨著資源和能源的增加，中國作為一個資源密集的主要國家，其地位要比發(fā)達國家差很多。從統(tǒng)計上講，盡管由于人口眾多，所有中國人的來源都居世界首位[1]?；旧希司Y源份額遠低于全球平均水平。另外，中國與發(fā)達國家之間的電力消費結(jié)構(gòu)存在很大差異，企業(yè)之間普遍存在高能耗，低效率的問題，能源消耗結(jié)構(gòu)亟待解決。作為我國現(xiàn)階段最重要的建筑項目之一，太陽能光伏技術(shù)已經(jīng)在光伏行業(yè)中使用了數(shù)十年。大量的實踐研究證明，與光伏電網(wǎng)技術(shù)相關(guān)的配電，不僅可以有效地解決電力短缺問題，而且可以有效減少污染：一方面，發(fā)達國家可以更好地滿足日益增長的能源需求。電力需求的增長為中國經(jīng)濟的快速可持續(xù)發(fā)展做出了貢獻。

2 光伏發(fā)電概述與發(fā)展現(xiàn)狀

2.1 光伏發(fā)電概述

如今，光伏發(fā)電系統(tǒng)主要包括離網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)和并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)。光伏獨立發(fā)電系統(tǒng)是用于發(fā)電的同類產(chǎn)品中的第一個。其工作原理如下：首先，光伏組件可以在太陽光下通過光伏的作用將太陽能直接轉(zhuǎn)換為直流能。第二，通過圖像組裝單元向逆變器提供直流電。然后逆變器將其連接。收集的直流電經(jīng)過一系列轉(zhuǎn)換，將電能轉(zhuǎn)換為交流電，最終看到與電網(wǎng)功率相同頻率的并網(wǎng)發(fā)電。

用于并網(wǎng)的光伏配電系統(tǒng)主要由三部分組成：光伏模塊，配電網(wǎng)和并網(wǎng)逆變器。 其工作原理如下：首先，光伏組件可以通過太陽光下的光伏作用將太陽能直接轉(zhuǎn)換為直流電。 其次，直流電源通過圖像集成單元連接到逆變器。 然后是逆變器，將收集的直流電轉(zhuǎn)換成直流電序列，再轉(zhuǎn)換成交流電，最后，獲得與電網(wǎng)電壓相同的頻率和相位的并網(wǎng)電力輸出。

2.2 發(fā)展歷史與現(xiàn)狀

盡管我國擁有非常豐富的太陽能資源，太陽能利用以及我國光伏生產(chǎn)領(lǐng)域的研究與發(fā)展，成為我國的發(fā)展歷史和并網(wǎng)光伏系統(tǒng)的現(xiàn)狀。在1950年代后期，我國開始緩慢地研究和制造光伏電池。但是，光伏部門的發(fā)展趨勢仍然取決于復(fù)合材料的生產(chǎn)和出口。本世紀(jì)初，中國政府定期發(fā)布發(fā)展政策和計劃，例如“促進燦爛陽光示范項目的攝影產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的多種思路”[2]。正式進入新時代。今天，我國已發(fā)展成為世界上發(fā)展最快的光伏能源生產(chǎn)國之一，并已在全球光伏產(chǎn)業(yè)中處于領(lǐng)先地位。據(jù)統(tǒng)計，隨著我國光伏發(fā)電的安裝，自2008年以來裝機容量已大大增加。自2008年以來,中國光伏電站的裝機容量已大幅增長。截至2012年底,我國光伏電站的總裝機容量約為8GW,占世界總裝機容量的15%。

2.3 制約因素

光伏配電具有簡單，靈活，應(yīng)用范圍廣，易于維護的優(yōu)點，但也限制了某些功能。

（1）分布式光伏產(chǎn)品位于分散區(qū)域。 連接到大型網(wǎng)絡(luò)時，很難管理和控制配電網(wǎng)絡(luò)，這會影響系統(tǒng)的安全和穩(wěn)定運行。

（2）分布式光伏發(fā)電受外部天氣條件的強烈影響。由于氣候變化和太陽升起，光伏板產(chǎn)生的太陽能也在發(fā)生變化。 因此，光伏發(fā)電也隨氣候和季節(jié)而變化。

（3）并網(wǎng)電源系統(tǒng)由并網(wǎng)逆變器組成。 在電網(wǎng)運行期間，逆變器的輸出會隨著負載的變化而變化，從而導(dǎo)致諧波的產(chǎn)生和電網(wǎng)的污染。

3 光伏并網(wǎng)發(fā)電運行技術(shù)

3.1 控制技術(shù)

光伏發(fā)電分配系統(tǒng)的主要特征是各種發(fā)電站以及連接到網(wǎng)絡(luò)的大量轉(zhuǎn)換器。另一方面，這項工作提高了能源效率，節(jié)省了傳輸電纜，但同時也增加了安全使用能源的風(fēng)險[3]。為了確保分布式發(fā)電系統(tǒng)可以在發(fā)電過程中安全穩(wěn)定地提供能量，它已連接到電網(wǎng)。我國目前對并網(wǎng)控制技術(shù)的研究主要包括以下方面：首先，電力的協(xié)調(diào)與控制以及與獨立電源相連的電力系統(tǒng)中多個逆變器的多樣性。其次，連通性和并網(wǎng)管理分布并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，在并網(wǎng)模式下具有多個電源和多個逆變器，最后是無盲區(qū)的孤島檢測，例如光伏并網(wǎng)-并網(wǎng)發(fā)電基于系統(tǒng)相關(guān)功能，研究了并網(wǎng)逆變器。

3.2 光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)風(fēng)險控制技術(shù)措施

隨著用于家庭裝修的家用光伏技術(shù)的擴展，在國內(nèi)大量用戶熱衷于分配家用光伏發(fā)電，并且隨著時間的要求，已經(jīng)出現(xiàn)了與連接到光伏電網(wǎng)的發(fā)電系統(tǒng)相關(guān)的風(fēng)險管理技術(shù)。在安裝用于家庭裝飾的光伏配電設(shè)備的過程中，需要采取技術(shù)措施來預(yù)防和控制風(fēng)險，并且光伏并聯(lián)發(fā)電系統(tǒng)的災(zāi)難管理技術(shù)可確保消費者的安全[4]。在現(xiàn)階段，在為家庭裝修安裝和部署分布式光伏發(fā)電的過程中，常見的風(fēng)險包括電氣安全風(fēng)險，傳輸保護風(fēng)險等。為防止和控制此類風(fēng)險，專業(yè)人員必須嚴(yán)格遵守適用的操作規(guī)則，并特別注意安裝的準(zhǔn)確設(shè)置和控制設(shè)備參數(shù)，以確保發(fā)電設(shè)備的正常運行。此外，技術(shù)人員必須繼續(xù)改進控制和監(jiān)視設(shè)備，以實現(xiàn)對電力系統(tǒng)的全面監(jiān)視。

3.3 分布式光伏并網(wǎng)發(fā)電的運行控制技術(shù)

控制安裝和監(jiān)視中心的安裝以及系統(tǒng)的自動控制是連接到我國PV電網(wǎng)的兩種主要配電模式。監(jiān)視發(fā)電系統(tǒng)的性能控制技術(shù)主要是通過收集與系統(tǒng)性能相關(guān)的實時數(shù)據(jù)，例如介質(zhì)溫度，輻射強度，交流輸出功率，電流等來實現(xiàn)的。當(dāng)收集的數(shù)據(jù)滿足電網(wǎng)輸出功率要求時，光伏發(fā)電系統(tǒng)將基于效率最大化的原則，自動選擇四種運行模式：固定電壓，連續(xù)功率，電流存儲容量和功率跟蹤[5]。在恒定功率模式下，設(shè)置逆變器直流母線上的電壓，并且電壓值可以達到空載容量的70%：在恒定功率模式下，逆變器功率會不斷調(diào)整，并在逆變器中產(chǎn)生功率。網(wǎng)格。按照電力系統(tǒng)的命令；在電流工作模式下，并網(wǎng)發(fā)電是通過直流電交換完成的，逆變器的電流值可以連續(xù)調(diào)節(jié)；在高性能跟蹤模式下，逆變器不僅可以監(jiān)控太陽能電池板產(chǎn)生的實時電壓，而且可以實時跟蹤電流值和電流值，確保電網(wǎng)與電網(wǎng)連接任何時間。

重復(fù)控制方法主要是指基于內(nèi)部模型控制的控制措施。通過重復(fù)控制，它基本上包括兩個指示器，這意味著循環(huán)延遲，正響應(yīng)時間和補償。由于此功能，控制器可能會出現(xiàn)輸入，輸出的逐周期補償波形誤差。如果當(dāng)前時間處于穩(wěn)定發(fā)展?fàn)顟B(tài)，則波形誤差為零，波形響應(yīng)形式及命令波形[6]。就是反復(fù)使用控制即可控制可持續(xù)的錯誤修復(fù)，簡便的操作和更高的可靠性是其設(shè)計的標(biāo)志。缺陷意味著干擾控制中存在許多錯誤，并且眾所周知，維護將從下一個周期開始。結(jié)果，動態(tài)響應(yīng)時間比周期更長，響應(yīng)更慢。連續(xù)控制是指根據(jù)逆變器的狀態(tài)對對象進行的控制。狀態(tài)平衡和響應(yīng)輸出不會在下一步影響開關(guān)周期本身的控制值。計算目標(biāo)設(shè)置，以便在周期內(nèi)也可以校正與目標(biāo)的偏差并達到跟蹤輸出的最終目的。算法過于復(fù)雜且無法計算，基于準(zhǔn)確且不可靠的統(tǒng)計模型，計算機負載非常高[7]。

在并網(wǎng)光伏生產(chǎn)系統(tǒng)啟動期間，可以將電壓逆變器稱為系統(tǒng)中最重要的設(shè)備，但是發(fā)生故障的概率仍然很高。低音反射保護措施包括過度保護，熱保護方法，電壓保護措施，欠壓保護等以下的保護目標(biāo)。當(dāng)前，關(guān)于逆變器保護的研究很少，并且大多數(shù)研究是關(guān)于分析逆變器發(fā)生短路和電源燈故障時的解決方法。

本文使用智能算法來檢測逆變器錯誤；在逆變器電壓模型的框架內(nèi)，研究人員會在出現(xiàn)開路錯誤時分析錯誤[8]。如果逆變器發(fā)生電源故障，逆變器電壓將變?yōu)檎?。分別比較正常工作功率，并使用功率偏差來分析和評估故障。但是，應(yīng)使用功率傳感器提高并網(wǎng)光伏技術(shù)的效率。

4 結(jié)束語

可持續(xù)發(fā)展、可再生能源生產(chǎn)是當(dāng)前世界所有國家都在研究的熱門話題。小型太陽能是最適合綠色環(huán)保的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的能源。光伏能源的生產(chǎn)也是利用太陽能的方法之一。在全球范圍內(nèi)，通過建設(shè)光伏發(fā)電分配過程中的分布式光伏發(fā)電行業(yè)正在發(fā)展迅速。