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(shè)有限公司 蔣 樺

1 分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)控制相關(guān)簡(jiǎn)述

1.1 優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)

在分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)使用過(guò)程中整體的供電輸出功率相對(duì)較小，系統(tǒng)運(yùn)作具有明顯的間歇性特點(diǎn)。由于分布式光伏發(fā)電主要依靠太陽(yáng)能實(shí)現(xiàn)電能轉(zhuǎn)變，所以應(yīng)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(guò)程中的污染。在分布式光伏發(fā)電過(guò)程中，系統(tǒng)運(yùn)作既不會(huì)產(chǎn)生噪聲，也不會(huì)排放污染物對(duì)空氣和水資源造成污染?？梢?jiàn)，在綠色環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展背景下，推動(dòng)分布式光伏發(fā)電應(yīng)用普及十分重要[1]。另外，在分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，白天系統(tǒng)整體的發(fā)電效率相對(duì)更高，而人們對(duì)于電力的需求達(dá)到最大化的時(shí)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(wèn)題能夠得到充分緩解，城市供電系統(tǒng)的工作壓力會(huì)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(dāng)中具體的分布點(diǎn)，面積大小和結(jié)構(gòu)形式存在著一定的差異，實(shí)際的系統(tǒng)設(shè)計(jì)階段需要根據(jù)發(fā)電運(yùn)作需求科學(xué)進(jìn)行系統(tǒng)規(guī)劃。通常情況下，分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)當(dāng)中，存在著數(shù)量若干發(fā)電并網(wǎng)單元。對(duì)分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行組件分析可知，在系統(tǒng)內(nèi)部各個(gè)光伏發(fā)電并網(wǎng)單元由電池板組件聯(lián)通組成。對(duì)具體的光伏發(fā)電并網(wǎng)單元進(jìn)行細(xì)致結(jié)構(gòu)分析可知，電池板組件在串聯(lián)和并聯(lián)過(guò)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(guò)程中，光伏電池陣列能夠與初級(jí)防雷匯流箱和直流配電柜等進(jìn)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(jìn)行逆變輸出，之后與升壓變壓器相接以提高電壓水平，進(jìn)而接入用戶端并網(wǎng)完成供電任務(wù)。

2 分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)控制落實(shí)優(yōu)勢(shì)

2.1 有助于實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排

從環(huán)境友好性和經(jīng)濟(jì)效益角度進(jìn)行分析，光伏和風(fēng)電新能源均具有非常強(qiáng)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，在當(dāng)前的發(fā)電過(guò)程中，隨著整個(gè)行業(yè)的發(fā)電形式呈現(xiàn)創(chuàng)新升級(jí)發(fā)展趨勢(shì)，要想使電力供應(yīng)效果得到改善需要進(jìn)行光伏發(fā)電的應(yīng)用落實(shí)，有效推動(dòng)供電體系優(yōu)化，提高整體供電系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)環(huán)保性，使未來(lái)的供電行業(yè)能夠?qū)崿F(xiàn)長(zhǎng)遠(yuǎn)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(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，在新能源發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)支持下，進(jìn)行電能儲(chǔ)存和用戶側(cè)電能控制以及電網(wǎng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化時(shí)，各項(xiàng)工作實(shí)踐的環(huán)保型效果都會(huì)增強(qiáng)。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(dāng)中多出新能源發(fā)電儲(chǔ)電控制管理組成部分，由于分布式控制系統(tǒng)在使用過(guò)程中需要與公共電網(wǎng)相連，所以在二者實(shí)現(xiàn)有效連接的情況下，電能使用用戶的增加不會(huì)進(jìn)一步增加排放量，同時(shí)，發(fā)電系統(tǒng)的整體經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益也會(huì)由此得到改善。

2.2 有利于增強(qiáng)電站收益

現(xiàn)階段市場(chǎng)中的售電主體呈現(xiàn)顯著的多元化發(fā)展趨勢(shì)，在多種多樣售電主體共同發(fā)力的背景條件下，對(duì)分布式電站進(jìn)行收益分析，分布式電站的收益相對(duì)更加可觀。從分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用效果上來(lái)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(shì)推進(jìn)互聯(lián)網(wǎng)+光伏金融創(chuàng)新模式的落實(shí)，在電站當(dāng)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(jìn)微電網(wǎng)建設(shè)落地。隨著分布式控制系統(tǒng)的應(yīng)用，滲透電費(fèi)的結(jié)算方式能夠得到進(jìn)一步的改良，當(dāng)下存在的電費(fèi)難收取問(wèn)題也會(huì)得到充分解決[2]?？傮w而言，應(yīng)用分布式電網(wǎng)控制系統(tǒng)能夠有效促進(jìn)網(wǎng)內(nèi)外的能源聯(lián)通實(shí)現(xiàn)可以有效推動(dòng)智能微電網(wǎng)的建設(shè)落實(shí)，進(jìn)而使供售電過(guò)程中的各項(xiàng)環(huán)節(jié)得到全面優(yōu)化。隨著分布式電站的運(yùn)維集中性逐漸提升，在售電過(guò)程中，相關(guān)平臺(tái)能夠逐漸實(shí)現(xiàn)單一分布到全面涉及的轉(zhuǎn)型，甚至可以推動(dòng)能源互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的建設(shè)完善，有助于促進(jìn)用電服務(wù)的業(yè)務(wù)擴(kuò)展。正因如此，分布式電站的整體受益情況都會(huì)隨之得到改善。

3 分布式光伏總體設(shè)計(jì)

3.1 運(yùn)作原理

分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，能夠借助光伏組件進(jìn)行光電子的吸收，進(jìn)而利用電力電子發(fā)電裝置，有效將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟?，再借助無(wú)并網(wǎng)逆變器實(shí)現(xiàn)交流電的轉(zhuǎn)變。對(duì)分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行結(jié)構(gòu)和組件分析可知，并網(wǎng)逆變器屬于非常關(guān)鍵的系統(tǒng)組件內(nèi)容，在實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)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(yùn)作結(jié)構(gòu)組成如圖1所示。

圖1 運(yùn)作結(jié)構(gòu)組成

系統(tǒng)運(yùn)作過(guò)程中首先由光伏組件陣列收集太陽(yáng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，進(jìn)而借助匯流箱和直流配電柜進(jìn)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(guò)升壓變和交流高壓配電柜實(shí)現(xiàn)電力能源供應(yīng)，在就近并入電網(wǎng)的前提下完成分布式光伏發(fā)電過(guò)程。

3.2 影響要素

在電網(wǎng)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)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(hù)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(dòng)和閃變的可能性將會(huì)有所提升，電壓調(diào)節(jié)的工作難度會(huì)由此有所提升；因?yàn)榻尤敕植际诫娫磿?huì)使電路發(fā)生故障，所以科學(xué)落實(shí)分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)控制，能夠有效避免電流保護(hù)工作受到負(fù)面影響?？梢赃M(jìn)一步保障繼電保護(hù)和重合閘等相關(guān)操作的有效性；分布式發(fā)電系統(tǒng)應(yīng)用過(guò)程中數(shù)量較多的逆變器，并聯(lián)情況會(huì)使電網(wǎng)運(yùn)作過(guò)程中的孤島現(xiàn)象難以被準(zhǔn)確預(yù)測(cè)。在發(fā)電過(guò)程中，各項(xiàng)用電設(shè)備可能遭到損壞，甚至檢修人員的工作安全也會(huì)遭到威脅；由于分布式光伏發(fā)電的分散性相對(duì)較強(qiáng)，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(guò)程中，很容易引發(fā)電網(wǎng)系統(tǒng)的電壓波動(dòng)，從而導(dǎo)致電能質(zhì)量水平下降。

3.3 總體設(shè)計(jì)

結(jié)合分布式光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)作原理，對(duì)總體設(shè)計(jì)方案進(jìn)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(duì)太陽(yáng)能進(jìn)行電能轉(zhuǎn)變，借助逆變器時(shí)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]?；诖?，從宏觀層面進(jìn)行分布式光伏發(fā)電控制設(shè)計(jì)，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)劃階段，相關(guān)人員應(yīng)該基于光伏并網(wǎng)發(fā)電的優(yōu)勢(shì)劣勢(shì)科學(xué)調(diào)整設(shè)計(jì)內(nèi)容，結(jié)合并網(wǎng)逆變器的電壓跟蹤裝置實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)特點(diǎn)，對(duì)配電網(wǎng)的電壓波動(dòng)情況進(jìn)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(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生嚴(yán)重的工作影響。除此之外，也應(yīng)該注意具體的供電需求科學(xué)進(jìn)行分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的應(yīng)用設(shè)計(jì)，結(jié)合并網(wǎng)接入點(diǎn)的具體差異調(diào)整具體的系統(tǒng)使用設(shè)計(jì)方案，通過(guò)優(yōu)化總體設(shè)計(jì)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(duì)電網(wǎng)供電工作產(chǎn)生負(fù)面影響。

4 分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)控制方式應(yīng)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(guò)程中進(jìn)行控制落實(shí)時(shí)，首先需要從并網(wǎng)控制技術(shù)角度入手進(jìn)行深入研究，一方面，應(yīng)該立足于發(fā)電系統(tǒng)的單獨(dú)運(yùn)作情況對(duì)，電流電壓和頻率進(jìn)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(diǎn)，立足于并網(wǎng)逆變器的實(shí)際分布模式，科學(xué)提高系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)期間電網(wǎng)工作規(guī)范性。此外，進(jìn)行并網(wǎng)控制時(shí)還需要注意對(duì)無(wú)盲區(qū)，孤島現(xiàn)象進(jìn)行全方位的檢測(cè)，結(jié)合分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的工作特點(diǎn)，規(guī)避非正常孤島現(xiàn)象，有效推進(jìn)網(wǎng)內(nèi)電氣性能指標(biāo)研究深化落實(shí)。并網(wǎng)控制線路如圖2所示。

圖2 并網(wǎng)控制線路

4.2 運(yùn)行控制

對(duì)分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)行控制時(shí)?？梢苑謩e從上級(jí)調(diào)控監(jiān)控中心統(tǒng)一控制和系統(tǒng)智能化控制兩個(gè)角度開(kāi)展工作。一方面可以利用實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)性采集系統(tǒng)進(jìn)行輻射強(qiáng)度和交流，電壓等運(yùn)行指標(biāo)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(yùn)轉(zhuǎn)控制有效性。

4.3 風(fēng)險(xiǎn)控制

在風(fēng)險(xiǎn)控制研究過(guò)程中應(yīng)該基于家裝分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的應(yīng)用進(jìn)行工作規(guī)劃，在實(shí)踐過(guò)程中合理利用風(fēng)險(xiǎn)控制技術(shù)，降低發(fā)電系統(tǒng)安裝過(guò)程中的風(fēng)險(xiǎn)事故發(fā)生率，通過(guò)進(jìn)一步開(kāi)發(fā)升級(jí)風(fēng)險(xiǎn)控制技術(shù)，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(guò)程中的電壓保護(hù)效率和繼電保護(hù)質(zhì)量提升提供保障。規(guī)避實(shí)際操作過(guò)程中的風(fēng)險(xiǎn)要素，提高控制人員在操作及檢修過(guò)程中的實(shí)踐規(guī)范性以保障整體系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。

5 結(jié)語(yǔ)

在當(dāng)前的電力供應(yīng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展過(guò)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(shù)應(yīng)用可行性推動(dòng)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(shí)踐過(guò)程中需要充分了解分布式光伏發(fā)電的基本概念和運(yùn)轉(zhuǎn)特點(diǎn)，根據(jù)分布式光伏發(fā)電的根本性原理，深入分析當(dāng)下的分布式控制系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)優(yōu)勢(shì)，進(jìn)而從總體設(shè)計(jì)角度對(duì)分布式光伏并網(wǎng)發(fā)電的實(shí)際影響作用出發(fā)進(jìn)行并網(wǎng)控制研究，通過(guò)分析并網(wǎng)控制技術(shù)、運(yùn)行控制技術(shù)、風(fēng)險(xiǎn)控制技術(shù)等的具體使用方案來(lái)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。