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光伏发电微网控制策略

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随着社会经济和科技的发展,人们对电力的需求也越来越大,新能源发电得到了社会的一致认可。最近几年,光伏发电技术获得了巨大的进步,在微网中的应用也愈加广泛。然而,在应用光伏发电的过程中,必须应用有效的控制措施来保证微网的正常运转。

一、光伏发电技术

与传统的水力发电和火力发电相比,光伏发电是一种发电过程更便捷、能源来源更多、毫无噪声污染的高效环保发电技术。随着科技和社会的进步,人们的环保意识和对能源利用效率的重视都达到了新的高度,光伏发电技术既能保证高效率的能源利用,又能做到环保无污染,是目前社会所迫切需要的先进发电技术,因此,光伏发电技术逐渐得到了非常广泛的应用。然而,光伏发电技术依然存在一定的缺陷,在实际投入运行的过程中,应用光伏发电技术并不能很好的保证供电的稳定性。光伏发电技术对于光照强度的要求比较高,同时诸如温度一类的环境因素会对光伏发电造成较大影响,如果光伏发电设施周遭环境出现较大变化,就会导致发电功率发生改变,进而影响供电的稳定性。光伏发电技术在应用于微网时,一般是由电力电子技术接口接入,这就使得光伏发电中并没有惯量,也就没有办法应对负荷波动。负荷波动的存在,会影响发电系统的电压和频率,进而影响供电的质量。这些都是光伏发电技术在未来的发展过程中亟待解决的问题,而只要光伏发电技术持续进步和发展,就能够在电网中发挥很大作用。

二、光伏发电问题

光伏发电系统由于发电原理和能源来源的原因,在运行过程中,会表现出一定的强非线系统的特征,而且发电特点也具有一定的随机性和间歇性。光伏发电技术可以将太阳能转化为电能,光伏电池作为光伏发电的核心元件,就是进行能量转化的器件。光伏电池在工作过程中,很容易受到外界环境因素的影响,尤其是光照强度,光照强度的变化会直接影响光伏电池发电功率的大小,而光照强度通常是与天气有很大关系。如果发电站当地天气为多云,随着天空中云的移动,照到光伏电池上的光照强度也会不断发生变化,这就会让光伏发电的发电功率来回波动,对微网电压和供电频率的影响是非常大的。在光照强度变化非常大的情况下,光伏发电的功率变化有可能会直接造成发电系统整体的不稳定,甚至崩溃,无法正常供电。而且,光伏发电功率在一定程度上会导致逆变器一直处于轻载状态,容易引发保护装置的启动,导致电流谐波含量增多。光伏电池作为一种逆变电源,无法独立完成能量的转化和功率的稳定输出,这就让光伏发电技术在应用过程中对微网造成一定的影响,导致电能质量的降低。因此,在光伏发电系统中,可以应用蓄电池作为光伏电池和微网的电能中介。在发电过程中,通过光伏电池转化光能,为蓄电池充电,如果光照强度发生变化,则通过调控蓄电池的充放电参数,对输出功率进行相应的补偿。就目前的应用情况而言,光伏发电一般应用分布式光伏发电机,会受到光照强度较大影响,在发电系统中引入蓄电池将会是一个很好的选择。

三、光伏发电微网控制策略

基于虚拟同步发电机的控制策略,可以保障光伏发电微网的控制有效性。微网是一种供电量更小的电网,不同于大规模电网,微网的发电设备主要是由分布式电源构成,而大规模电网则普遍采用同步发电机。在实际的发电过程中,由于分布式电源的容量小,往往需要应用多台分布式电源来协同发电,这样才能满足更高的负荷需求,而发电器件数量的增多,自然会带来操作程序的复杂化。光伏发电中,分布式电源的能量来源为太阳光,属于自然能源,发电的功率会受到光照强度很大影响,稳定性较低。而且分布式电源电抗能力比较低,如果发生问题,系统就很容易彻底停止运转。对此,可以根据同步发电机的调频调压方法进行改良,在光伏发电的逆变控制过程中,加入同步发电机的算法,组合成虚拟同步发电机,然后在应用相应的控制器,就能够达到稳定输出的效果。

基于虚拟同步发电机的光伏发电微网控制,主电路采用的是三相逆变电路,其算法模块的设计来源于二阶机电暂态模型,能够比较精确的模拟出光伏发电中的转子机械特性。而且,该算法模块能够同时模拟定子的电气特性。在应用光伏发电技术时,系统中的电流互感器和电压互感器能够实时检测滤波器中的电流和电压,并把得到的信息反馈给功频控制器和励磁控制器,这两部分器件再对信息进行处理,就能相关参数进行适当的调整,保证逆变装置的输出处于平衡状态,进而保证发电系统的平衡和稳定。在这一原理中,滤波器的应用只会将高次谐波分量过滤掉,不会对基波分量造成影响。在光伏发电中,应用虚拟同步发电机结构,能够使光伏发电设备正常的并网运行,并提供稳定的电能输出,保持供电质量,消除光伏发电对微网稳定性的影响,提高微网供电的质量和稳定。

科技水平的提高和进步,也让微网技术和光伏发电技术不断的获得新的进展。在光伏发电微网控制得当的情况下,分布式光伏发电设备也能够在更多的情况下得到良好应用,大大提高并网发电容量。有关技术人员可以应用基于虚拟同步发电机的控制策略,设计能够自主调控输出参数的光伏发电设备,推广光伏发电技术的应用。

作者:金崇勇 单位:江苏蓝天光伏科技有限公司

光伏发电微网控制策略责任编辑:杨雪    阅读:人次