新能源发电并网系统的控制策略分析

新能源发电并网系统的控制策略分析

康睿

（青海黄河上游水电开发有限公司青海省西宁市810003）

提纲：

1引言

随着社会的快速发展，人们对绿色能源的需求也越来越强烈，探索新能源发电已经成了当前社会的发展研究的重点。目前以新能源为代表的微型能源发电技术取得了很快速的发展，以水电、风电、生物质发电机、核能发电以及太阳能发电的新能源产业占整个能源的主要比例，在对这些能源的使用过程中，不可避免会涉及到发电并网，因此研究发电并网系统的控制策略显得尤为重要。本文将围绕新能源的发电并网系统展开分析，希望能够给读者一些帮助。

2新能源发电并网系统简述

作为新能源的一种光伏发电而言，光伏并网发电系统是一种能够利用太阳能电池板将太阳能转化成交流电的发电系统。它能够通过控制和调制使产生的交流电与大电网电压同频、同相，可以向用户供电，也可以并入电网向电网供电。作为光伏发电系统的核心部分并网逆变器分为不含储能环节的不可调式光伏并网发电系统和含储能环节的可调式光伏并网发电系统。

不可调度式光伏并网发电系统没有储能环节，光伏阵列产生的直流电能通过并网逆

变器转化为和电网电压同频、同相的交流电能直接送入电网。可调度式光伏并网系统包含储能部分，系统先将太阳能产生的直流电收集储存后根据需要来决定是将太阳电池产生的直流电能经逆变并入电网，还是作为用户端的不间断电源。系统的工作时间和并网功率大小可以人为灵活决定。相比较而言，不难发现在功能和性能方面，可调式光伏并网发电系统的优势明显高于不可调式并网系统。

光伏并网发电系统的拓扑网络结构可以分为：单级式并网，两级式并网和多级式并网。三者各自都有各自的优缺点，相比较可以发现对于单级式并网结构它是个成本低，效率高的大容量系统，它的特点是整个升降压以及控制策略需要在这仅有的一级环节中完成，因此它的控制算法较为复杂；对于包含DC/DC升压和DC/AC逆变两个结构而言的两级式并网结构拓扑它在完成各项任务间是有分工的，最大功率点跟踪在升压变换中完成，逆变锁相在逆变环节中完成，对于这种合作分工的形势而言，它的软件控制更加方便简洁，同样但两级式并网结构也存在一些缺点就是它需要的部件多，因此成本不会低。对于多级拓扑设计其组成结构更加复杂，因此成本也高，虽然级数多，各种功能可以更加方便的实现，但其结构复杂，产生的干扰也多，一般为避免这些干扰在实际中还是主要采用单级和两级式拓扑系统。

光伏并网发电系统的控制主要有太阳电池的最大功率点跟踪（MPPT）算法控制和逆变器控制，另外还有一种并网系统特殊状态的保护控制孤岛效应保护。

3新能源发电并网系统技术支持

（1）电力电子技术的支持

无论在何种领域电力电子技术都是不可缺少的核心技术支持之一，特别是在利用新能源发电过程中，这项技术显得尤为重要。利用各种各样的电力电子技术来满足微网的需求。在新能源发电并网系统中，充分利用电力电子技术，例如静态开关，在并网逆变器中也存在很多的电力电子元器件，通过这些元器件实现并网连接。还有一些特殊功能的设备也是充分利用了电力电子技术，例如发电机的整流和逆变功能的转换。在新能源发电并网系统中，电力电子技术给这个系统提供了技术支持，成为了该系统的重要支撑。

（2）软件支持以及未来微电网的发展

对于一个结构稳定的安全运行的光伏并网系统而言，先进的软件支持和严谨的控制程序支持都是不可缺少的，有了软件以及程序的支持光伏并网系统能够变得更加智能化，而微电网系统而言，其也是未来走电网向智能化的一个发展方向，微电网能够将分布式的新能源集中连接起来，形成一个网络结构再并入大电网系统，针对这些分布式的新能源微电网系统而言，需要解决的是能够避免在并入电网过程中避免强大的电压冲击力，对于这些方面的技术是我们需要研究的方向。

（3）仿真系统和数学模型分析方法

利用功能强大的数学模型以及仿真技术Matlab仿真系统对光伏发电系统进行分析，通常是利用数学知识和物理知识建立起数学公式，一方面可以从数学分析方面入手来定性定量分析，另外一方面可以利用Matlab仿真系统建立模型进行分析，能够直观的分析出光伏发电系统的最优运行点。常用的最大功率点（MPPT）跟踪方法有：电导增量法、扰动观察法、最优梯度法、滞环比较法、模糊逻辑控制法、间歇扫描法、神经网络预测法、实时监控法等等。这些各种各样的优化算法适用于不同的环境，我们可以针对不同的需要选择不同的算法。同样在Matlab环境下可以模拟出相关的最优控制策略等。

4新能源发电并网系统控制策略

新能源发电并网控制策略多种多样，下面将以光伏并网系统控制策略为例进行说明，光伏并网发电系统的控制一般主要有太阳电池的最大功率点跟踪算法控制和逆变器控制，另外还有一种并网系统特殊状态的保护控制。

太阳电池阵列的输出功率与光照辐射量和电池结温有关，且呈现出的是非线性关系。最

大功率点跟踪控制过程就是对太阳电池最大功率点进行搜索和跟踪，使系统输出最大并网电流，从而实现并网功率的最大化。当前常用的最大功率（MPPT）点跟踪策略以及光伏并网发电逆变器系统中比较常见的控制方法有空间矢量控制脉冲宽度调制（SVPWM控制）、无差拍控制和重复控制等。

孤岛效应是指当电网停电时，微电网系统没有及时检测到电网停电状态，从而没有切断与电网的电气连接造成微网给大电网供电的现象，这种情况下极易损坏电力设备以及对工作人员造成威胁，这种现象就是一种反充电过程，因此要避免出现这种状况，必须提高防止孤岛效应的能力。孤岛检测方法主要分为主动式和被动式两种。被动式检测法简单，对系统运行无干扰。但其存在检测死区，不够可靠。主动式检测方法的优点是检测精度较高，检测死区范围比较小。但其在存在多个能源系统时精度会降低，一般情况下都是同时采用多种方法进行检测来缩小死区范围增加精度，提高可靠性。

5结论

随着经济的快速发展，人们对能源的需求也是越来越大，大力开发新能源减少对环境的污染已经成了一种社会趋势。虽然科学技术在进步，但是目前而言对风能和太阳能的发电过程还是存在着很大的不稳定性，这种不稳定性将会造成能源输出的困难以及对整个电网的稳定造成威胁。这些种种原因造成了新能源的发展有所滞缓。未来致力于研究新能源发电并网这一课题有着重要的意义，如何将这些不稳定的能源变成能够并入电网系统的稳定性能源是我们要研究的课题。在当前条件下，智能配电网的配电方式下，利用微电网技术可以实现更加环保和有效的优势，它将成为发电并网过程中的一种有效的控制方式。

参考文献：

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[2]吕丰.新能源发电并网系统的控制策略[J].电子测试，2014，01：144-145.

[3]薛媛，陈哲照，王涛，翟莎，王喜刚.新能源发电并网系统的控制策略[J].电力系统保护与控制，2008，13：11-14.

[4]陈刚.新能源发电并网控制策略研究[J].装备制造技术，2014，11：247-249.