光伏发电并网控制系统的研究 吴勇

光伏发电并网控制系统的研究吴勇

发表时间：2019-04-01T11:50:06.093Z 来源：《电力设备》2018年第29期作者：吴勇

[导读] 摘要：我国目前在能源开采开发的问题上面临着能源紧缺的种种问题，因此光伏发电的发展逐渐受到人们的关注。

（杭州华电下沙热电有限公司浙江省杭州市 310000）

摘要：我国目前在能源开采开发的问题上面临着能源紧缺的种种问题，因此光伏发电的发展逐渐受到人们的关注。光能的储量相对于其他能源的储量是储量较多的一种。并且太阳能是目前来说较为环保的能源。文章主要对光伏发电的控制系统做一些对应的研究分析，以供相关人士参考交流。

关键词：光伏发电；控制系统；孤岛效应；光伏发电并网

引言：

人类对化石能源的一直不断的消耗，使得全球气候变暖问题不断加剧，给人类的环境保护问题带来重重危机。正在这时，一种名为光伏发电的发电方法逐渐兴起。

一、光伏发电在国内外的发展情况

（一）国外发展情况

从二十世纪的五六十年代，至今光伏发电已经经历了好几个发展阶段。在一些较为发达的国家例如美国、日本等，光伏发电的利用率一直是在逐步提高的。并且，逐渐的不仅仅是在发达国家，在东南亚一些小国家也打开了光伏发电的市场且得到了迅速的发展势头。在2015年更是有美国的光伏厂商创造出了一种高转换率的新兴光伏电池，并打破了光伏半导体光电转化效率的记录。但是在面对如今这样能源紧缺的情况，这样的创造还是远远不够的[1]。

（二）国内发展情况

在《2017-2022年的国光伏市场行情动态及发展前景预测报告》中我们可以明显的看出，光伏发电市场在我国还是很有发展势头的。并且通过统计和计算，不难发现我国一年能被太阳光照射到的面积占据了我国的大部分地方，这对于光伏发电在我国发展可以说是非常有利的。现阶段，我国的光伏发电企业也逐渐在向人们展示其节约发电成本、绿色环保的优势。我国内部多晶硅的产量增加到八万多吨，光伏电池的产能也增加到了30GW，组件产能的增加更是突破了近年来最高产能值—40GW。光伏发展一旦壮大起来，各种光伏产业的加工厂串联在一起，并且辅助光伏发电的器械越来越完善，我国的光伏发电产业的发展又将达到一个新的高度[2]。

二、光伏并网发电系统研究的主要内容

（一）最大功率点跟踪技术

光伏发电并网能够输出多少的电压以及其发电输出的大小实际上是由外界太阳光照射的强度以及温度来决定的。所以，输出的电压以及输出的电流随着光照强度、环境温度的变化而变化。因此，保证光伏并网发电的输出稳定并且输出最大是发电系统研究的关键之一。要想光伏发电系统持续保持最大功率的输出，就必须对系统内部的输出以及传送系统进行适当的调节工作。最大功率点的跟踪技术就正好能够满足这个需求，使得光伏发电系统无论在较好的光照强度下还是在较弱的光照条件下都能够保持着最大的发电功率，让整个光伏发电系统的工作效率得以大大的提高。国内外该技术最常用的方法有以下五种：滞环比较法、扰动观察法、梯度法、恒定电压法、电导增量法。但由于面对的发电环境不同，尚且需要工作人员根据不同的环境选择最为适当的方法，才能达到提高工作效率的目的。

（二）孤岛效应检测技术

孤岛效应问题可以说是每个光伏发电企业不可回避并且一定要想方设法解决的问题。所谓孤岛效应，实际上就是碰上部分电网需要维修，发电的并网系统并没有及时的发现反而继续的给其他需要供电的地方进行供电，最后造成供电不可控制的局面。孤岛效应如果不能得以有效的解决，不仅仅是对发电设备的一种不可扭转的损伤，而且非常有可能危及到维修人员的生命安全。对于孤岛效应的检测方法有以下两种：被动式、主动式。被大众所常用的有相位突变检测法、主动相移检测法、主动频移检测法、正反馈频移法。

（三）逆变输出控制技术

一直以来，逆变输出也是光伏发电并网控制系统的主要研究对象之一，也是研究热点之一。良好的逆变输出控制技术使得光伏发电的电质量得以提高，也使得整个发电系统较为有序、合理的进行工作运转。逆变输出控制技术实际上就是对逆变输出设置了一种控制器，控制器有电压型控制法、电流型控制法两种。电压型控制法顾名思义就是对供电系统中输出的电压进行控制，电流型控制就是对供电系统中输出的电流进行有效的控制。但是如果拿两种控制方法的难易程度做比较的话，电流型控制方法的操作会更为简易些。电流型控制法只需要将输出的电流和电流频率与电压保持同步的状态就可以进行有效的控制了。

三、常用的最大功率点跟踪的相关方法

（一）扰动观察法

扰动观察法又名为爬山法，爬山法名字缘由其特殊的调控方法。该方法首先是将当时发电的功率数据以及电压具体的记录下来，之后在这个基础上会适当的加上一些分量，并再次测量并记录发电的功率以及电压，最后拿两次的记录作比较。比较中如果出现功率变大的结果就会继续加大分量，如果出现相反的结果就会减少分量。

（二）固定电压法

固定电压法的工作原理实际上就是不受外界任何因素的影响，光伏供电并网系统始终都输出一个稳定的电压值。不把外界的干扰因素算在内，只是将光照强度作为改变电压强度的唯一因素。就会如下图所示。