电气自动化在集中式并网光伏电站中的应用及发展

电气自动化在集中式并网光伏电站中的应用及发展

陶剑锋

（正阳电力设计院有限公司遂昌分公司浙江丽水323300）

摘要：对于传统太阳能光伏发电系统来说，虽然一定程度上促使光伏产业短时间内得到了迅速发展，但是因为其具有的电能转化效率低，以及负荷受天气影响等缺点，不仅大大降低了电网负荷的稳定性，而且随着科学技术的进步，如果不进行创新设计应用，必然会遭到淘汰。基于此，为了提高太阳能光伏发电系统的性能，促使太阳能电池利用效率不断提高，为电网负荷具有较高的稳定性提供保障，文章将以光伏并网发电系统的设计为切入点，重点对光伏并网发电系统的设计展开全面的分析。

关键词：电气自动化；集中式并网；孤岛检测技术

引言

所谓的太阳能光伏发电技术，简单来说，就是一种新兴的、绿色可再生的能源技术。不断发展的光伏并网发电，不仅是人们生活水平提高的基础，同时也是改善生态环境的有效保证。相比较于传统的火力发电系统，光伏发电系统具有较高的安全性以及无噪音、无污染等诸多优势，同时它具有不受地域资源的约束，无需消耗燃料，建设周期短等特点。最重要的是简单化的运营管理。为此，在接下来的文章中，将围绕电气自动化在集中式并网光伏电站中的应用及发展方面展开分析，希望能给相关人士提供重要的参考价值。

一、光伏并网发电系统的设计

光伏发电单元是光伏并网发电系统中极为关键的部分，所谓的光伏发电，简单来说，就是利用逆变器，促使光能有效的转化成电能，为社会人民提供用电服务。下图1中展示的就是光伏并网发电系统的结构图。通过对光伏电池的正确摆放，能够很好的完成收集太阳能的工作，只要是在拥有充足太阳能的区域，便能实现光伏电池的发电，为摆放工作的顺利进行提供保障。从当前情况来看，一般拥有充足太阳能的区域有戈壁、沙漠以及高层建筑的顶端范围等。其中的DC/DC一般是系统中的功率跟踪器，主要的作用就是为光伏并网发电系统功率始终维持稳定状态提供保障，再基于蓄电池效能上，对光伏发电工作进行合理调整，最终完成存储电能工作的同时，一定程度上促使DC/AC的工作压力不断提高。而DC/AC也就是人们常说的逆变器，主要作用就是将电网系统与光伏发电系统有效的连接，为了促使电网系统能够与光伏发电系统之间连接保持稳定性，在应用系统过程中，接入的光伏发电项目数量就会不断增多，不仅促使电网迈向智能化的发展方向，从而还能使得太阳能在全社会中的应用范围不断扩大。最终，有效解决传统电能应用过程中出现问题的同时，也能为全社会人民稳定性用电需求打下坚实的基础。

光伏并网发电系统结构图：

二、光伏并网发电系统运行方案及控制技术

（一）两级式光伏发电系统的总体控制策略

在光伏并网发电系统运行过程中，对于检测到的光伏电池部分来说，因为该部分能够有效的输出电压以及电流，采样调理电路可将输出的电压和电流处理后再输至数字信号处理技术（俗称DSP），随后处理数字滤波，最终将其用于输入变量的跟踪工作，而该部分就是最大的功率点。测定位于直流母线上的电压，完成数字滤波处理工作的同时，求其与直流母线参考指令信号的差值，通过电压调节器，将存在的差值信号有效的输出，促使位于直流母线上的电压始终具备极高的稳定性，电流幅值乘以正弦表求得电流指令信号，然后求其与已被输出至DSP的并网电流采样滤波值的差值[1]。

（二）最大功率点跟踪（MPPT）技术

在实际应用光伏发电系统过程中，最大功率点跟踪技术比较常见的应用方式有以下两种。第一，扰动观察法。利用该种方式下，能够将最大功率点的范围有效找出，为更好的进行功率整体的跟踪工作提供理论依据。第二，电导增量法。利用该种方式，能够将光伏列阵中曲线的发生规律进行准确标记，借助曲线作用上，能够求出一定阶段下功率的最大值。

（三）孤岛检测技术

对于孤岛保护方式来说，主要包括被动式以及主动式两种方式。其中，被动式的孤岛保护方式，一方面可以借助电网中的电压来进行辨别；另一方面可以有效找出与电网融合的交点是否存在问题。而所谓的主动式的孤岛保护方式，就是借助人工作用下，接入扰动信号，之后在检测公共耦合点处电压或判断公共耦合点处频率的异常状况。在实际光伏电网系统应用过程中，主动式与被动式孤岛保护方式是最为常见的两种方式。被动式孤岛保护方式下最常见的有过压以及欠压，在检测电压情况下使用的方法，通常是指公共耦合点处电压或其频率有一个规定的上下限值，对照出已经检测出的电压以及频率，避免孤岛效应突发问题的发生。从当前情况来看，现实中存在一种现象，无法对孤岛效应进行准确的判断，换句话说，就是检测中存在盲区的问题[2]。例如，在光伏电网系统逆变器并网连接处的负载输出与其比较相近的功率时，那么工作人员的检测工作就无法有序进行。而主动式孤岛保护方式下，一般常见的有主动频率偏移法，也可以称之为AFD。从实质上来看，在光伏并网系统运行一段时间后，人工干扰信号就会注入其中，此时的干扰幅度微乎其微。等到该系统运行到稳定状态下，经过检测工作，公共耦合点电压或其频率值均在规定的上下限之间。但是，如果当该系统运行中出现问题时，公共耦合点电压或其频率值会发生很大的变化，人工再想干预，就必须以系统中的基准值为中心，再将新的干扰信号植入，在不断重复循环过程中，结合处的电压就会逐渐的始于正常的稳定值，最终形成孤岛保护。

（四）光伏并网发电系统中的安全保护技术

在应用光伏并网发电系统过程中，应用防孤岛保护方式能够促使系统处于保护状态下，在模拟系统实际应用过程中，工作人员能够通过观察系统运行状态，对负载数据进行全面的分析，判断系统中异常情况的出现，而所谓的异常情况，其中最典型的就是断电问题，为了有效解决该种问题，最为关键的方式就是控制好光伏并网发电系统中的逆变器，有效促使发电系统处于保护状态下。

结论

文章主要围绕电气自动化在集中式并网光伏电站中的应用及发展方面进行了分析，希望促使电气自动化能够更好的应用到集中式并网光伏电站的同时，也能为相关人士提供重要的参考价值[3]。

参考文献：

[1]任昱华.集中式光伏发电模型设计及应用[D].西安：西安电子科技大学，2016.

[2]韩晓男.大型光伏电站并网特性及其控制技术研究[D].北京：华北电力大学，2018.

[3]陈炜，艾欣，吴涛等.光伏并网发电系统对电网的影响研究综述[J].电力自动化设备，2017，（02）：26-32，39.