有关分布式光伏发电的运行控制技术探究

有关分布式光伏发电的运行控制技术探究【摘要】：分布式光伏发电已经成为可再生能源利用的重要形式之一。

本文详细介绍了分布式光伏发电系统的基本结构、工作原理，并对其运行控制技术进行探究。

【关键词】：分布式；光伏发电；可再生能源；运行控制。

【 abstract 】 : distributed (pv) power has become a renewable energy use of one of the most important ways. this paper introduces the distributed (pv) power system of basic structure, working principle, and the operation control technology to explore.
【 keywords 】 : distributed; photovoltaic power; renewable energy; operation control.
中图分类号： tm61 文献标识码：a 文章编号：
0 绪论
太阳能作为各种可再生能源中最重要的能源，其特点是分布广，容易获取。

对于人类的生活来说,太阳能基本上是取之不尽、用之不竭。

据统计太阳能辐射到地球陆地表面的总能量，一年大致有 l7万亿千瓦，但这仅占到到达地球大气外层表面总辐射能量的10％，即便如此，它能提供的能量也相当于目前全世界一年内能量消耗总量3.5万倍。

就整个地球而言，美国的西南部、非洲全境、澳大利亚、中国的西藏以及中东等地区的全年接受总辐射量或或说日照总时数最大，是世界太阳能资源最丰富地区。

我国太阳能资源同样十分丰富，据统计每年陆地接收的太阳辐射总量，大约是1.9×106kwh。

全国各地的太阳年辐射总量基本都在3000-8500 mj/m 2，平均值超过5000m j/m2，并且大部分的国土面积年日照时间总数都超过2200小时。

太阳能属于可再生绿色能源，是本世纪前途最光明的一种能源。

我国最近几年全国性的用电荒，拉闸限电，能源供应十分紧张，面对这种严峻的能源形势，存在的巨大能源缺口，只能由新生能源来补充。

在可再生能源中，小水电以及风力发电已经达到商业化水平，但它们的资源量以及地理分布十分有限，即使能够全部开发利用也难以满足不了我们实际的需求，因此，太阳能光伏发电具有非常大的发展潜力以及必要性。

光伏发电系统的电能转换设备只要包括太阳能电池矩阵、有追踪最大功率点功能的boost环节、电压逆变器，这些装置是电力电子技术于光伏应用中的具体体现，在光伏电池效率保持一定的情况下，这个系统的工作性能就完全取决于boost（dc/dc）以及dc/dc 环节。

光伏发电系统包括独立式光伏发电系统、光伏并网式发电系统以及分布式光伏发电系统，分布式光伏发电系统是其中应该得最广发以及最具发展潜能的一种发电系统。

1 分布式光伏发电系统
1.1可调度光伏并网发电系统
可调度式并网发电系统结构如图1所示。

该系统具有储能环节，同时兼有不间断电源以及有源滤波器的功能，有利于电网调峰。

图1.可调度光伏并网发电系统
1.2不可调度式光伏并网发电系统
不可调度式并网光伏发电系统结构如图2所示。

该系统主要是以光伏并网发电形式存在，系统运行成本要低于可调度式并网光伏系统，但缺点是直流母线电压会随着外部环境的变化而波动，增加了系统的调控难度。

图2.不可调度式光伏并网发电系统
在常见分布式光伏发电系统中，并网逆变器把光伏矩阵产生的电能转变为和电网电压同频、同相的交流电，如果此时电网断电，则逆变并网系统即自动停止对电网供电。

白天的时候光照强烈，假如光伏发电系统产生的交流电能能够满足本地用电需要时，剩余电能即馈送给电网。

在夜间光照条件不足时，光伏发电系统产生的交流电将不能满足本地需要，其补充电能就由电网提供。

2 分布式光伏发电运行控制技术
2.1分布式光伏发电工作原理
分布式光伏并网发电系统主要由太阳能电池组件、直流配电柜、并网逆变器、光伏防雷汇流箱、计量设备以及配电系统所组成。

太阳能光伏矩阵是由太阳能电池组件所组成。

作用是把太阳能直接转化为直流电能。

直流配电柜以及光伏防雷汇流箱把太阳能光伏矩阵多路直流电输入，汇集成一路直流电输出。

并网逆变器则把光伏矩阵输入的直流电逆变成为单相的交流电。

由3个逆变器所组成的三相交流系统，并网输送到站用变低压侧的380v交流母线上。

光伏发电系统发生短路故障或者出现其它异常情况时，并网逆变器会自动保护，使光伏发电系统离开380v交流母线上。

2.2分布式光伏发电工作模式
分布式光伏并网发电系统有待机、停机、电网运行情况监控、启动、运行以及故障退出6种工作模式，各种工作模式间可以相互转换。

2.2.1停机模式
（1）在装置交流电压加电后，系统将处于停机状态。

（2）在待机、电网运行监控、启动、运行或者故障状态下，可以通过触摸屏、后台或者启停旋钮下启动停机指令，装置即退出目前状态，转为停机状态。

（3）在待机、电网运行监控、启动以及运行状态下假如发生了一级故障或者一级以上故障下，装置在连续5次故障复位失败后会退出该状态，转为停机状态。

2.2.2待机模式
（1）在停机状态下时，交流手动断路器以及直流手动断路器位于闭合状态，而且在触摸屏或者后台下发启动命令，亦或者在人机接口面板上转动启停按钮到启动位置后，装置会从停机状态转为待机状态。

（2）在光伏矩阵电压低于原先设定的最低启动电压时系统会持续保持在待机状态下。

（3）假如在设定时间内均有矩阵输出电压vpv>vpvstar，光伏
并网装置即转为电网运行情况监控阶段。

（4）在待机状态下，假如装置检测到故障发生，会退出待机状态，转为故障状态。

2.2.3电网运行情况监控模式
（1）该阶段主要是监控电网电压以及频率是否超过限度。

其中电压越限分为2个等级，上下限对称；频率越限也分2个等级，上下限对称。

（2）在设备触摸屏或者远程控制中均可以设定电网运行状况监控的监控时间。

（3）在电网运行状况监控状态下，假如检测到故障发生，会退出电网监控状态，转为故障状态。

2.2.4启动模式
（1）假如在设定时间内均有阵列输入电压vpv>vpvstar时，并且电网电压以及频率正常，则装置转为启动中状态，交直流接触器自动吸合，在该模式下逆变器会实时监控矩阵电压以及电流。

（2）在交直流接触器完全闭合时，装置即由启动中状态转为运行状态。

（3）在启动中状态下，假如检测到故障发生，会退出启动中状态，转为故障状态。

2.2.5运行模式
（1）在设备运行过程中，装置实现了由光伏矩阵直电能向电网交流电能的转变。

（2）本系列的逆变器可以以恒功率模式、恒电流模式、恒电压模式以及最大功率点跟踪模式中的其中一种模式运行。

系统默的是最大功率点跟踪模式。

（3）在系统运行状态下，在设定时间内，假如实测功率低于ppvstop,即做出停止向电网输送能量，并且立即跳开交流接触器处理，转为待机状态。

（4）在系统运行状态下，假如检测到故障发生，会退出行状态，转为故障状态。

2.2.6故障模式
（1）在光伏并网系统出现故障时，逆变器立即停止工作，同时把交流侧断路器断开使得主电路跟电网脱离。

（2）在此模式下系统每隔1分钟自动进行复位一次故障，并且尝试再次并网，假如连续发生5次故障复位失败，则转为停机转态。

3.结语
分布式光伏发电系统在并网状态下时，具有可接受上级调度检测中心控制运行以及系统自动控制运行两种运行不同的运行方式。

系统自动实时收集光伏发电系统中运行状态参数，如太阳的辐射度、实时发电量、当前日照强度、交流电流/电压输出以及实时环境温度等。

在能够电网对输出有功功率的条件要求下，系统能够自动对逆变器进行功率输出模式进行控制，根据条件自动选择恒功率模式、恒电流模式、恒电压模式以及最大功率点跟踪模式4种
工作模式。

以最大限度提高运行经济效益。

【参考文献】
[1]王志群.分布式发电对配电网电压分布的影响[j].电力系统自动化,2004,28(16):56-60.
[2]石振刚,王晓蔚,赵书强.并网光伏发电系统对配电网线路保护的影响[j].华东电力,2010,38(9):1405-1408.
[3]郑杰,李蕾,王葵.大规模光伏并网电站接入系统若干问题的探讨[j].电网与清洁能源,2010,26(2):74-76.
[4]刘观起,曹杨.分布式发电并联接入微网的控制技术研究综述[j].电网与清洁能源,2011,27(5):40-46.
注：文章内所有公式及图表请用pdf形式查看。