分布式光伏并网发电系统控制技术分析

分布式光伏并网发电系统控制技术分析

汪志伟  者文杰

国投广西新能源发展有限公司，广西省，530000

摘要：近些年，随着社会经济的发展，对清洁能源越来越重视，我国提出了“碳中和、碳达峰”目标，这在一定程度上促使太阳能、风能等清洁绿色能源受到关注。光伏发电利用光伏电池将太阳能转化为电能，然后将电能输送到电网中，再经过电网将电能分配到用户。光伏发电会对电网产生影响，需要进行并网处理。虽然光伏发电发展趋势好、各项技术相对来说也比较成熟,但在发电系统的控制上还存有不足,本文通过对分布式光伏并网发电系统的控制技术展开分析,希望可以提高光伏并网系统的运行效率与技能。

关键词：分布式；光伏；发电；控制

引言

分布式光伏作为分布式电源的一种主要实现形式，主要应用在用户场地，以“自发自用，余电上网”为主要运行方式。其不仅可以满足大电网运行和电力用户的要求，而且还可以弥补现有电网的不足。由于分布式光伏接入，改变了电网原有的配电网络结构，在大力发展分布式光伏的同时，也给电网带来了一系列的技术问题。

1光伏发电系统的基本概念

光伏发电系统主要是以半导体界面为介质,并利用系统并依靠系统产生的光生伏特效应转变成电能,把太阳光转化成电能的基本工作原理就是应用与太阳能电池的方形并联或者是串联形成太阳能电池。在太阳的能量从逆变器通过后,电池组的电压会因为有能量的输入,把太阳的能量通过光伏组件转化为能量,然后通过固定配电箱流向逆变器。此时逆变器需要控制电池的充电功率,并向电网提供交流配电箱,或者负载可以通过光伏发电系统并网。有两种常见的并网方式分别是集中式和分布式。集中式是指在较大的发电厂供给相对集中的供电,并且直接转化各种负荷。分布式和集中式大不相同,分布式更适用于容量较小、分布范围较大的私人太阳能发电。并随负荷传输。

2分布式光伏并网发电系统的应用问题

2.1分布式光伏系统的应用

分布式光伏系统通常用于家庭供电，同时产生的多余电能可以接入配电网。常见分布式光伏系统包含屋顶太阳能发电系统、外墙太阳能发电系统等，多结合建筑特点实现一体化设计。在屋顶等位置安装太阳能电池板，受天气、气候等因素的影响，电池板产生的太阳能将发生变化，为提高转化率需要合理设计光伏列阵。光伏组件的光线入射损失曲线如图1所示，由入射太阳光像和光伏组件表面法线夹角变化时光吸收率变化的情况，可知法线和入射夹角越小，可以达到更高光吸收率。通过合理确定光伏组件朝向、安装倾角等参数后，在实际进行光伏列阵安装时应确认实际倾角与设计值偏差不超±2°。采取一体化技术进行光电建筑工程施工，应考太阳能电池发电产生的热量给建筑符合带来的影响，在燃烧性能、防火性能等方面提出要求，通常选用双玻光伏组件，达到A级燃烧性能要求。单纯将屋面等当成是安装载体，应考虑光伏列阵自重给建筑结构带来的影响，综合考虑荷载、雪荷载等因素，合理设计光伏支架、连接点等，保证结构安全可靠。此外，分布式光伏系统相对分散，建立的配电网络具有难以控制的特点，同时逆变器输出将随着负载变化而改变，产生谐波污染，在并网时容易给电网带来冲击。因此在系统并网期间，如果系统电压恒定，应做好逆变器直流母线电压的设置，确认达到空载容量的70%。在系统功率恒定时，利用逆变器按照电力系统指令进行自适应调整。在电流存储容量模式下，通过直流电交换方式进行并网发电，可以连续调节逆变器输出电流。在功率跟踪模式下，对太阳能电池实时电压、电流进行跟踪，确保始终保持输入和输出匹配。在不同模式下输出不同控制指令，能够逐周期对波形误差进行补偿，利用逆变器对状态对象进行连续控制，通过稳定提供能量安全连接电网。

2.2分布式光伏接入带来的问题

传统的配电网特点是单电源供电，供电网络呈放射性结构，因此电网中所有的电气设计，包括继电保护的配置均是基于单电源进行的。在放射性结构的配电网中，只有单电源供电，当系统发生短路等故障时，只需断开系统侧的断路器就可以实行保护。由于分布式光伏的接入，配电网从传统的单电源辐射型网络变为接入有很多中小型电源的多电源网络。将影响传统配电网中的短路电流分布和继电保护动作配合。使得现有的保护配置和自动重合闸装置必须做出相应的调整。否则由于分布式光伏的接入，必定会影响现有继电保护的选择性和灵敏性，从而对配电网及其电气设备的安全和稳定运行造成很大的影响。

3分布式光伏发电运行控制技术要点分析

3.1实时处理

随着我国智能化科学技术的不断进步,在光伏行业应用智能化科学管理技术可以提高电能的发电效率、减少故障的发生频率,而集散控制以及实时处理的技术要素是光伏发电过程中的基础保障,因此在发电实践中要明确各个环节的要求并及时进行控制实施处理,避免某一个环节出现差错而导致整体发电系统故障。例如:主要对逆变器等方面的结构进行要点控制,对变压设备以及能源储存设备进行实时控制,控制技术可以使技术人员之间产生压力来提高技术人员的工作水平以及工作状态。用智能化监控器可以对分布式光伏发电进行实时监测,可以更好的获取并网光伏发电的运行状态,提高了发电行业的设备水平。同时,智能化科学技术还可以对分布式光伏发电进行控制和技术检测,可以在数据采集过程中对异常情况进行计算机指令,自动化的光伏发电运行提高了发电效率,也使分布式光伏发电运行控制系统产生了实际效果。

3.2核心技术

传感器是分散控制中的核心技术之一,在通信技术和智能技术方面要不断地对核心技术进行深度的思考和分析,避免核心技术应用不到位导致发电效果不佳。分散控制能否取得效果的关键点在于通信技术是否是具备科学性,通信技术是光伏发电系统中的主要基础,相关部门调查表明,有线通信可以增加抗电磁干扰能力,有着较强的信号传输能力,因此,在光伏企业要加大对有线还是无线通信技术的应用来提高能源转化质量。

3.3启动模式

启动模式是指在设定的时间规范内输入电压大于使出设定的电压值,但电网的电压和频率都保持正常状态,这时装置就会自动进入启动状态。这种模式可以使逆变器对阵列电压以及电流进行实时监控,如果装置检测出有故障发生,就会自动进入故障状态,给光伏行业的技术人员提供了便利,缩短了维修故障的时间,使电能发电效率水平不断提升。

3.4运行模式

当晚上或是阴天,太阳光辐射较弱时,装置的功率相对来说比较低,这时开关就会自动开闭,进入待机状态,能够调节公共电网用电高峰的压力,我国能源结构也会不断增加。

4光伏发电并网系统未来发展前景

现阶段，随着科学技术的进步，我国光伏发电势头迅猛。在系统控制和切换过程中，要提高光伏发电并网系统的工作效率，应正确分析并网光伏发电系统存在的问题，将光伏发电并网系统大面积应用于普通用户。光伏发电并网系统属于太阳能发电的基本系统，具有高度优势，但也存在一些缺陷，比如价格高、发电量受气候因素影响等。不过伴随着科学技术的创新和进步，并网光伏发电系统必定成为应用极为广泛的一项发电系统。

结束语

综上所述,光伏发电作为我国重要的战略性新兴产业给国家带来经济效益的同时还减少了其他不可再生能源的使用,在一定程度上减少了对环境的污染。大力开发太阳能、风能、生物质能等可再生能源利用技术是保证我国能源供应安全和可持续发展的必然选择,在有限的开发时间减少对不可再生能源的使用,充分利用光伏发电并网发电系统,提高控制能力,为我国能源开采可以满足社会需求提供保障。

参考文献

［1］姜洁.太阳能光伏并网发电施工技术探讨［J］.农村电气化，2021（11）：74-75.

［2］李绪光.太阳能光伏并网发电施工技术解析［J］.大众标准化，2021（6）：172-174.

［3］郭鹏.太阳能光伏并网发电施工技术研究［J］.装备维修技术，2019（3）：194.