摘要：随着我国工业经济的快速发展,经济发展与环境保护之间的矛盾日益尖锐,这严重影响了我国经济的持续稳健发展。为此,加快我国经济布局的调整和能源结构的优化升级乃光伏发电产业发展的当务之急。光伏发电作为一种可再生能源,其拥有清洁干净、发电过程简单、能源分布广泛、不产生噪音等诸多优点,因此加快光伏发电技术的应用和推广意义重大。在分析光伏发电原理的基础上,指出分布式光伏发电存在的问题,并提出切实可行的解决策略。
引言
由于目前生产力分布格局和分布式能源自身特点，分布式光伏发电发展在短期内代替传统功能方式是不可能的，但可以为集中供能系统进行有效补充，成为人类实现安全可靠、清洁环保、便捷高效智能生活关键环节，迎来崭新的局面。
1 微电网构成
1.1 微电网结构
微电网一般呈辐射状，经一主隔离设备与上级电网相连，相对于上级电网表现为可控单元，可实现孤网或并网运行及两种运行模式间的无缝切换。整个微电网装设潮流控制器、保护协调器、能量管理器等控制装置，能量管理器负责接受调度指令及优化微电网运行。馈线装设热电联供分布式电源，向敏感负荷和热负荷提供电能和热能，实现对负荷的分层分级控制。当外部电网发生故障或电能质量不能满足要求时，微电网断开与外部电网联接孤网运行，微电网内负荷全部由分布式电源供电，若不能保持微电网内部电能供需平衡，则切除对非敏感负荷的供电。故障消除后，微电网经平滑无缝切换，重新恢复和外部电网并联运行。
1.2 微电网元件
微电网的元件主要包括：分布式电源、储能装置、静态开关和电力电子器件等。
分布式电源指分散安装在负荷附近的电源，可分为可再生和不可再生两类。可再生分布式电源包括风力发电、光伏发电、潮汐发电等；不可再生分布式电源包括微型燃气轮机、柴油发电机、燃料电池等。
常用的储能装置包括超级电容器、蓄电池、和飞轮储能等。分布式电源输出有功功率大于负荷需求时，储能装置可将多余电能储存；反之，将储存电能释放以维护系统的供需平衡。当微电网孤网运行时，储能装置可实现一次调频，保证微电网正常运行。
2分布式光伏发电问题分析
分布式光伏发电系统具有一定程度的强非线性系统特征，并且存在随机性及间歇性缺陷。分布式光伏电池是光伏发电的主要元器件，通过光伏电池的作用可将太阳能转变为电能。然而在上述过程中，光伏电池的功率与外界光照强度存在密切联系。当光照强度出现变化时，输出功率也会随之产生变化。例如，在多云天气中，光照强度会出现频繁变化，这种变化特征将直接导致光伏发电输出极不稳定，给微网电压及供电频率产生影响。若情况严重的话，甚至会导致发电系统崩溃，中断负荷供电。其次，分布式光伏发电功率会造成逆变器维持轻载状态工作，导致保护装置误动，并提升电流谐波含量。从本质上来看，光伏电池属于逆变电源，无论是电能转换还是功率控制均需要相关电力设备及电子设备支持。在这种前提下，光伏发电的动态性特征也会对微网整体稳定性产生影响，并影响到电能质量。将分布式光伏发电并入电网中，其特性会与电网特性产生叠加作用，使得运行过程变得更为复杂。为保持分布式光伏发电系统稳定运行，需要为分布式光伏发电相关设备配置具有一定容量的储能装置，并采取合适的功率控制策略来抑制功率输出波动。
在分布式光伏发电系统中应用蓄电池，可让分布式光伏发电系统的稳定性得以提升。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆光照充足时，可利用分布式光伏电池对蓄电池进行充电；当光强度出现波动变化时，则利用蓄电池根据功率波动进行相应的充放电，以保持功率输出处于稳定状态，起到平抑作用。目前，光伏发电多采用分布式光伏发电机，该类型发电机功率较小，且环境变化会对功率输出产生明显作用，将蓄电池引入系统中，可促使功率输出更为平滑，以促进供电质量提升。
3基于虚拟同步发电机的分布式光伏微网控制策略
3.1策略来源分析
与大规模电网相比，微网容量较小，其本质区别在于发电装置的不同。大规模电网中多采取同步发电机进行发电，微网则主要应用分布式电源进行发电。由于分布式电源单机容量较小，若电网容量负荷较大，就需要采取多台设备进行协调控制，这会从一定程度上增加操作难度。多数情况下，分布式电源均采用自然能源，其功率输出稳定性取决于自然环境，稳定性不如同步发电机。另外，分布式电源电抗能力较弱，若出现故障，可能会直接造成系统瘫痪。为维持光伏发电微网的稳定性，可借鉴同步发电机的调频调压方法，将同步发电机算法置入逆变控制过程中，从而构建出“虚拟同步发电机”，并采用功频控制器和励磁可控制器进行控制，让分布式光伏发电设备也具有同步发电机的特性，以提升功率输出稳定性与供电质量。
3.2结构框架分析
模型主电路为三相逆变电路，其算法模块基于二阶机电暂态模型所构建，可对转子机械特性进行有效模拟。另外，算法模块可同时模拟定子的电气特性。实际工作过程中，电流互感器可对滤波器中的电流进行检测，而电压互感器则可对相应的电压进行检测。所获取的信号将被传输至功频控制器及励磁控制器。通过二者调节作用，可让逆变装置输出趋于平衡，以维持发电系统功率稳定输出，保证系统电压与频率均处于稳定状态。需要注意的是，在上述结构中，滤波器只会对高次谐波分量产生过滤作用，但并不会影响到基波分量。
基于以上结构，使得分布式光伏发电设备可在并网运行模式下以特定指令进行用功功率输出。即便是电网出现故障时，微网也会转变成“孤岛运行模式”，保证电能持续稳定输出。
4结语
综上所述，微网技术与分布式光伏发电技术不断发展的过程中，分布式光伏发电设备的应用空间也将愈来愈大，并且其并网容量也会不断提升。然而实际发电过程中，光伏发电功率输出的稳定性并不理想，会受到环境干扰而产生波动，对电能供应质量产生影响，这也从一定程度上制约了光伏发电的应用。本研究中，提出了一种基于虚拟同步发电机的光伏微网控制方案，使得光伏发电设备具备同步发电机的特征，使其能进行自主调频、调压，以维持功率输出的稳定性，提高供电质量。未来，分布式光伏发电将具备更具深度的应用空间，甚至占据电力供应的主导地位，为用户带来更优质的电能服务。
参考文献
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论文作者:王栋,袁庆玉
论文发表刊物:《电力设备》2018年第10期
论文发表时间:2018/7/26
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