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摘 要：与我国的光伏发电技术相比，国外的光伏发电技术已经得到了更深一步的研究以及普遍的推广使用，该技术的投入使用，不仅为其经济的发展提供了保障，还为其城市的发展起到了推动的作用，因此，无论是从理论上来说，还是从实践上来谈，光伏发电技术是可以在我国得到研究、应用以及推广的。但是由于我国的光伏发电装置只能够在白天进行工作，夜间处于离网状态，因此，使得光伏电网产生的电能质量不是很稳定，而电能质量调节装置则能够补偿电网中所需要的无功电流以及各次谐波，可以在理论上实现光伏并网的发电。
关键词：光伏并网；电能质量；控制；分析
1 导言
光伏发电技术在国外已经得到深入研究和推广，在国内也基本成熟，已经进入推广应用阶段，由于太阳光的日夜变化，目前光伏发电装置只在白天工作，晚上离网，这也就影响了设备的利用率，并且在频繁投切时对电网的稳定性会造成影响，电能质量调节器能补偿电网所需的无功电流及各次谐波，而光伏发电系统只提供有功电流，二者在结构和控制上具有很多相似之处，所以理论上可以在电能质量调节器基础上实现光伏并网发电。
2 光伏并网及电能质量控制系统的结构和原理
光伏并网及电能质量控制系统主要是由一台电压型逆变器作为主要的元件，并不需要其他主电路来实现谐波和无功补偿的功能，旁流二极管的应用能够使光伏并网及电能质量控制系统的光伏模块正常的运行，而二极管的性质能够有效防止太阳能电池反充电现象的发生，将升压电路的输出端接至滤波电感的电网上，通过最大功率点跟踪算法来跟踪光伏阵列的最大功率，在生成并网有功指令至能够将两种电流进行合并，最后通过指令逆变器向电网中注入相应的电流，这样就能够实现光伏并网发电以及电能质量控制两种功能。通过这样的一套程序下来，就能够实现在日间时能够实现光伏并网发电以及电能的质量控制，在夜间时由于没有光照，所以系统仅仅能够实现电能的质量控制功能，而不是进行有功电能的输出，所以说，光伏并网及电能质量控制系统能够有效的减少电网中功率的损耗，加强电网中电能的利用效率，减少传统电能质量控制系统的设备投资。
3 系统的工作原理及构成
3.1系统的工作原理及总体结构
该系统主要由光伏阵列、直流汇流箱、直流配电柜、并网逆变器、交流配电柜、电能质量检测装置、数据处理单元和监控中心等组成。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆光伏阵列共由48块光伏组件构成，其结构采用8个光伏组件串联组成一个光伏组件串列，再将6个串列并联组成整个光伏阵列，总装机容量7．68 k W;直流汇流箱能够减少光伏组件与逆变器之间连接线及方便日后维护，每台直流汇流箱将2路光伏组件串列的直流电汇总，构成一个光伏阵列子系统，通过防雷器与断路器后输出;直流配电柜含有PLC多路接入切除控制装置，将3台直流汇流箱输出的直流电缆接入后进行汇流，再接至并网逆变器;逆变器采用IG120型并网逆变器，该逆变器可测量直流输入的电压、电流和瞬时功率、交流输出电压、电流、有功和无功功率、太阳辐照度、风速、组件温度和环境温度等数据，同时配备一台数据采集器(Fronius DATCOM)通过RS－485串行数据总线即可进行通讯;交流配电柜是为了给逆变器提供并网接口，当逆变器发生故障时，就需要断开交流配电柜实施检修，提高了系统的安全性;电能质量检测装置由信号变送箱、数据采集卡构成，主要实现信号采集、信号调理和信号A/D转换等功能;数据处理单元(客户端)是带虚拟仪器系统的计算机，负责对采集到的信号进行计分析、计算，并将分析计算的结果进行实时显示和存储;网络通信部分负责数据的传输，主要实现客户端与监控中心数据信息的传递;监控中心(服务器端)是安装在电力系统管理部门的计算机，它负责接收客户端发送来的并网光伏电站电能质量的数据，并对各种数据进行监控和管理。
3.2电能质量检测装置的硬件设计
对并网逆变器输出的三相交流电压电流信号进行实时的、同步的、精确的采集将直接影响到并网光伏电站电能质量监测系统的性能，因此电能质量检测装置设计是否得当对整个系统来说至关重要。电能质量检测装置主要由信号变送箱和数据采集卡构成。
3.3硬件系统抗干扰设计
在设计电能质量检测装置时，硬件抗干扰是一个重要的问题，电能质量检测装置的抗干扰性能是衡量整个系统可靠性的重要指标。内部干扰可分为串模干扰和共模干扰两种，降低串模干扰可使用两芯屏蔽双绞线来防止“场”的干扰，同时应选用电路设计先进的数据采集卡和性能优良的传感器;抑制共模干扰可采用系统单点接地的方法，该装置中采用的地线包括原始信号地线、系统地线、直流电源地线，将这几种地线分别连接到一起形成单一接地点，然后与系统接地点相连，这样可以有效抑制共模干扰。同时，为了减小强电场干扰对检测单元可靠性的影响，设计时将整个检测单元装在铝箱中，并将铝箱外壳接地，以屏蔽外部干扰。
4 光伏并网及电能质量控制系统效能的验证
利用电力电子领域的专业化仿真软件PSIM对MPG-PQC系统进行了仿真分析。仿真时设计的系统参数如下：三相交流电源为380V、50Hz，电网阻抗设为0.1Ω、0.2m H。采用模拟负载，负载侧基波电流12A，功率因数0.7，5次谐波电流5A，7次谐波电流3A，11次谐波电流5A，13次谐波电流3A，各相的谐波相对的各相的初相角均为0度。在0.2s并网，开始进行电能质量调节，0.4s开始输出有功电流，从电网A相电流波形的变化可以看出，0~0.2s，由于非线性负载的存在，电网中存在严重的谐波和无功电流；0.2~0.4s系统并网后开始进行电能质量调节，电网中谐波和无功明显减小，电能质量得到了很好的治理；0.4~0.6s系统开始发出有功电流，此时，电网中电流减小，因为系统输出的有功电流承担了部分负荷功耗，波形显示系统同时实现了光伏发电与电能质量调节的双重效果，所以光伏并网系统实现电能质量调节功能是可行的。在此次仿真验证中，谐波总畸变率降为7.3%，各次谐波均得到了很好的治理，由于光伏并网及电能质量控制系统承担了一部分的负荷有功消耗，从而使得电网公共连接点处电流减小。实验测试结果表明系统同时实现了光伏并网发电和电能质量控制双重效果。通过仿真的实验结果也表明了，光伏并网的电能质量控制系统能够降低电网中的谐波畸变的概率，增强电网中电能的运行质量，提高了电能的总利用率和，降低了人员对电能质量应用的不满意度，为整个电网系统的提升以及社会经济的增长起到了促进的作用。
5 结论
通过全文的叙述，可以得出以下结论。光伏并网及电能质量控制系统能够有效的对电网中的电能质量进行控制，能够大大节约其他的电能形式，能够大幅度提高社会经济，进而对城市的发展起到一定的推动作用。最后是光伏并网及电能质量控制系统效能的验证，以仿真的方法来验证此次电能质量控制系统的运行是否能够达到预期的目标。
参考文献
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论文作者:闫若愚
论文发表刊物:《电力设备管理》2017年第5期
论文发表时间:2017/7/14
标签：电能论文; 光伏论文; 质量论文; 电网论文; 谐波论文; 电流论文; 系统论文; 《电力设备管理》2017年第5期论文;