分布式控制在光伏发电技术中的应用

分布式控制在光伏发电技术中的应用

           杨琛霞

内蒙古兴海电力服务有限责任公司  内蒙古丰镇  012199

  摘要：随着我国城市的快速发展，人们对电能的需求越来越高，光伏发电技术被广泛应用。分布式光伏发电技术既能节约能源，还具有环保功效，在一定层面填补了光伏发电技术的缺陷，备受各界关注，这便对其控制技术出具了新要求。本文先对分布式控制系统进行了阐述，而后对分布式控制在光伏发电技术中的应用思路、方式进行了探讨。

        关键词：分布式控制；光伏发电技术；应用分析

        引言

        就电能的开发与运用而言，带来了一定的环境问题，加剧了环境污染。在此形势下，新能源发电技术得以研发，尤其是太阳能、风能获取了较好发展，此类清洁能源的运用有效缩减了煤炭发电所致的噪音与环境污染，能对不可再生资源予以保护，推动社会长远且稳定发展。就分布式控制系统来看，其将清洁能源为基础，在光伏发电系统中的运用能改善传统光伏发电系统的缺陷，确保电力存储、转化快捷、高效。基于此，本文对分布式控制在光伏发电技术中的应用进行了探讨。

        1分布式控制系统概述

        （一）定义

        分布式控制还被就叫做集散控制系统，即对工作过程实施统一管理与分散控制的计算机系统。光伏发电技术工作过程存在模式化性质与相应危险性，经由分布式控制能确保工作质量，让控制活动具备较强科学性与精准性，与系统常规作业、解决问题的实际需要相契合。

        （二）基本结构

        分布式光伏发电控制系统昂囊括能源、变换控制和管理、管理与优化控制用户侧负载这三大板块。其中，能源即构成系统电能来源的所有能源，如光伏发电大等；变换控制和管理具备显著效用，能自主切换电源并对能量流向予以控制，对电能进行存储管控，这是分布式控制系统中的核心成分；管理与优化控制用户侧负载即以变换控制和管理为支撑，给用户规划电能运用的最佳反感。在三大板块的协同作用下，构建产生了新能源管理与控制系统，其兼具电能管控和优化于一身。

        2光伏发电技术对控制工作的要求

        2.1实时化

        光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应，将光能直接转变为电能的一种技术。该系统借助太阳电池板、控制器和逆变器等设备进行工作，主要部件为电子元器件。由于光伏发电作业是实时进行的，控制工作必须满足对各个环节的实时监控，以及时有效地发现问题和隐患。如2016年某地光伏发电系统出现短路问题，因控制技术较为滞后，未能及时发觉事故，导致组件完全破坏，逆变器烧毁，损失高达40多万元。突出体现了控制实时化的重要性。

        2.2综合化

        从原理上看，太阳能电池经过串联后，进行封装保护可形成大面积的太阳电池组件，再配合功率控制器等部件就形成了光伏发电装置。该过程中，多个设备和结构需要共同发挥作用，这要求控制工作具有综合化特点。如串联模式下的各个组件，其中某一个出现问题，就会影响其他组件作业，功率控制器参数异常，也会影响光电转化效率。实际工作中，需要借助计算机和多个工作元件，确保光伏发电系统各个部分均处于正常作业状态，对突发问题也应能够给予必要处理。

        3分布式控制在光伏发电技术中的应用思路

        3.1基本方案与拓扑结构

        分布式控制适用于光伏发电技术的模式较为多元，此次研究拟设整套工程方案，对递进式工作系统予以利用，从而保证控制效果。基本方案即经由传感器采集数据，借助计算机对数据分析与判定，发布后续命令，都选择有线通信模式，方案的要点即计算机对数据的判别。拓扑结构方面，囊括分布式监控设备（都存在自动化工作性能，基于传感器对光伏发电系统相应目标实时监测，囊括电池板等）、计算机控制中心（主要进行数据的统计与分析，且对重要数据予以保存）、通信系统（具体负责信息传输）、附属系统（囊括报警器等，是系统的执行部分）。

        3.2工作流程

        分布式控制流程如下：采集信息———有线传输———数据辨识———发布命令———处理。光伏发电系统没有异常或需对参数予以修改、具有安全问题，均需经由数据辨识与执行构件实施。就以XX区域的光伏发电系统而言，每天早、中、晚等各时段均应对电池板角度适当变动，从而获得更多光能，确保光电转化效果。实践期间，可对各时段电池板倾斜角予以计算，把其录入计算机作为默认程序，系统运行时采集时钟信息，及时传输至计算机，在核准后通过有线通信模式把命令传输至执行结构，从而对太阳能电池板仰角自动调节，此模式还能在问题处理、异常报警等方面运用。

  4分布式控制在光伏发电技术中的应用
    4.1分布式光伏电源的配电网保护的措施
        分布式光伏电源的配电网保护不正确动作的解决对策。（1）基于方向元件的继电保护改进策略。一般配网线路采用的是三段式电流保护，不需要设置方向元件就可以有效地保护线路全长，然而光伏电源的接入，使系统潮流结构发生改变。故加装功率方向元件来判别故障方向成为目前主流方案。然而受逆变器的影响，电网侧和光伏电源侧的保护安装点电流与电压相位差有明显不同，传统方向元件可能会产生误判。当光伏系统采用非低电压穿越控制时，电网侧和光伏侧保护方向元件的动作判据分别为和 -75°≤ɑ≤100°和-80°≤ɑ≤105°；光伏系统采用低电压穿越控制时，电网侧和光伏侧保护方向元件的动作判据分别为和-75°≤ɑ≤170°和-10°≤ɑ≤ 105°（ɑ为正序电流和保护安装点电压和的向量夹角）。按照整定原则，方向元件能判断正确的故障方向，保护可以正确动作。（2）自适应电流保护改进方案。光伏电源的自适应电流保护方案，该方案通过功率方向元件首先判别故障方向，再根据短路电流零序、负序分量确定故障类别从而选择相应整定值，最后根据保护的电流和电压信息与相应的整定值比较来决定是否动作。该方案的整定值可根据光伏电源的不同接入容量和位置进行实时改变，避免了因光伏电源接入导致的继电保护误动与拒动，但此方案需对系统实时数据同步采样，信息量大，对于配网自动化程度要求高，经济性较低。（3）基于通信原理的电流保护改进方案。相对于自适应保护，从经济性角度考虑，对配电网保护进行升级改造更能适应当前配电网发展现状。基于通信原理的电流保护改进方案，该方案依据纵联保护的思想，引入对端互发信号在纵联保护中的作用，通过电气量的方向性来断是否区内外故障，通过助单侧通信设备的传输准确排除故障线路。该方法需要为线路两端装设通信设备，但避免了线路两端都需要安装互感器导致的成本增加。（4）防孤岛保护措施。随着光伏发电技术的成熟，越来越多的光伏发电接入电网，大规模分布式发电造成的孤岛问题日益突出。

        结束语
        综上所述，对于分布式光伏发电项目而言，在进行经济效益分析后，就能有效认识到该项目落实后可能带来的益处。对此，在进行推广与应用上，必须结合实际状况采取有效的对策去推动此项目，这就需要寻求良好的合作伙伴并加大宣传力度，也要锁定市场目前吸引人才参与以及实现海外拓展，只有这样才能在不断建设、发展与总结的过程中，进一步优化其技术的应用。
        参考文献
        ［1］司凯伦．考虑分布式电源接入的配电网重构研究［D］．山东大学，2020．
        ［2］刘聪．光伏并网发电系统对电网影响的研究［D］．山东大学，2020．
        ［3］赵海清．光伏电站接入电网运行影响分析与电能质量评估研究［D］．吉林大学，2020．