摘要：文章对目前我国常见的光伏并网发电系统结构形式以及各组成部分的功能进行介绍，针对目前光伏并网发电系统运行中的问题，对光伏并网发电系统运行控制技术中的要点进行研究，以供参考。
关键词：光伏并网发电系统；结构；运行控制技术
1引言
由于目前火力发电仍然是主要的发电形式，其在消耗较多煤炭和石油等不可再生能源的同时，也容易对环境造成污染。而光伏发电则是对可再生且清洁型的太阳能新能源进行利用，而且在发电过程中也不会对环境造成污染，成为目前我国重点开发和应用的发电形式。目前我国在大力发展光伏发电项目的开发与建设，而且此种发电形式表现为具有较短的建设周期以及对周围环境较强的适应性等优点。但是在光伏发电并网的过程中，由于光伏发电具有波动性等特点而可能会在并网发电时对公网造成危害。这就需要采用合理的并网发电系统运行控制技术在确保太阳能转化为电能进行并网安全运行的同时，降低整个过程的电能消耗问题以及清洁型能源的充分利用问题，并确保光伏并网发电的稳定性。通过光伏并网发电系统运行控制技术来消除其运行中存在的各种风险，实现电网运行效率的提升， 促进我国光伏发电系统和技术以及电力系统的健康可持续发展。
2光伏并网发电系统结构形式
光伏发电系统中光伏并网发电系统是比较重要的组成部分，其中比较关键的部件就是光伏电池组件以及逆变器和功率跟踪器等，如图2.1所示。其中光伏电池组件的主要作用就是对太阳能进行收集并且将其转换为电能在蓄电池组中进行储存。因此为了确保太阳能充足，通常将大型的光伏电站建设于荒漠以及戈壁等光照比较充足的地区，也可以将小型的光伏发电系统安装在建筑物的顶部。具体地说就是将多个太阳能组件进行串联之后由直流汇流箱进行电能的汇集，然后将电能通过逆变器DC/AC和升压变压器来进行升压以及频率的调节，确保电能的频率与电压等级等符合并网的要求。而一个光伏发电站则就是通过一个或多个上述光伏发电单组来组合而成的。功率跟踪器也就是DC/DC，其主要作用就是确保光伏并网系统的功率保持在规定的状态，确保蓄电池作用的返回以及光伏发电项目调度工作的顺利进行，但是这也增加了DC/AC的工作负担。通过上述DC/AC以及DC/DC，可以确保光伏发电系统与公网连接的稳定性，以及对电网运行进行智能化的控制，实现太阳能资源利用效率的提升。
图2.1 光伏并网发电系统的结构
3光伏并网发电系统运行的控制技术要点
3.1并网逆变器控制技术
此技术在光伏并网发电系统中进行中心控制时所采用的控制方式为PID控制方式，就是以电流为主要控制对象来达到控制的目的和要求，主要的要求就是要确保电网以及光伏并网发电系统运行中电流的一致性。通过此技术在并网发电系统运行中进行直接或者间接的控制，能够实现对此过程中存在的中间连接缺陷进行修复。其中所应用的PID控制技术则可以实现光伏发电系统动态过程的顺利进行，在电流中并网技术的引导下来实现电流的传输，确保电压运行的稳定性，促进在光伏并网运行中最佳功率的形成和保证。
3.2最大功率点跟踪技术
此技术在光伏并网发电系统中的应用主要是以环境因素作为调节的依据和参考，主要就是环境中的气候温度、湿度以及光照等因素，主要的调节方法就是对发电系统汇总的自身曲线特征进行绘制，然后此曲线的变化情况来对其规律进行总结，实现对并网发电项目中功率点的跟踪。为了通过此技术的应用以及高效运行来实现光伏并网发电项目运行效果的提高，通常所采用的方法有扰动观察法以及电导增量法。对于前者来说，就是显示扰动状态前后光伏发电系统的改动情况，指明最大功率电的位置并采用扰动中电压的方式来进行运行，确保电压差的形成来对发电起到扰动作用，实现对功率整体状态的确定和跟踪。后者则检查和查看电导增量以及对特定阀值E进行确定，将最大功率确保在±E的范围之内来对最大功率点进行找出。利用最大功率点追踪控制技术，可以充分利用太阳能，使其始终处于最大功率输出。
具体的控制方法可以分为登山法、功率数字模型法。其中登山法应用最广，该方法在最大功率点附近进行逐点计算，比较功率值来寻找最大功率点。功率数字模型需要确定功率与占空比的数字模型，当日照射量和温度有变化时要重新求得数字模型的参数，通过改变占空比达到最大功率点。
3.3分布式并网技术
此技术在光伏发电中的应用主要就是对用电进行直接分配，在电力不足的情况下通过与大电网进行调节和双向交换的方式来进行弥补。此系统中的重要构件主要有太阳能电池组件、保护装置、电路、逆变器以及电网接口等。其中太阳能电池组件的主要作用就是将太阳能转化为电能，逆变器的主要作用就是将直流电转换为交流电。
根据分布式电源在配电网中的渗透率（分布式电源容量与配电网额定容量的比例）以及所采取的技术措施，可将分布式电源并网技术分为即接即忘、宽限接入与主动网络管理三种类型。
3.4并网发电功率预测
此技术就是对光伏并网发电系统运行中可能会出现的各种干扰情况进行预测，然后针对预测结果来制定相应的预防措施，这样就可以实现光伏并网发电系统整体运行水平的提高。其中主要的预测方式有间接和直接两种，就是对可能存在的影响因素找出，实现系统之间转化效率的提升以及对并网发电功率的全面预测。
目前对光伏发电功率预测一般需要包含关键气象因素与辐照度的数值天气预报，并采用神经网络、分类回归、时间序列、小波分析等光伏发电功率预测算法进行预测。其中，由于神经网络算法具有鲁棒性高，非线性逼近能力强等特点，被普遍运用在在光伏发电功率预测中，但是其预测性能与输入维数、训练样本密切相关。而目前对气象因素的选择缺少理论性分析，从而导致提前确定得到的光伏发电功率误差大。
3.5光伏并网发电系统中的安全保护技术
此技术就是在逆变器中进行防孤岛装置的安装，通过防孤岛保护来检测光伏并网发电系统中异常情况并起到主动保护作用。而且此技术的应用中主要就是通过仿真试验来观察和分析电网中存在的负载数据等，然后预测这些数据是否会导致出现电网故障以及断电等问题，因此就可以实现对逆变器的有效控制，起到对光伏并网发电系统进行保护的作用。
4结语
目前我国在大力发展光伏发电项目的开发与建设，而且此种发电形式表现为具有较短的建设周期以及对周围环境较强的适应性等优点，而且此种发电形式对太阳能这一取之不尽的清洁型能源进行利用，而且发电过程中也不会对环境造成污染。但是针对其并网发电系统运行稳定性的问题就需要通过文章所介绍的几种光伏并网发电系统运行控制技术来消除其运行中存在的各种风险，实现电网运行效率的提升，促进我国光伏发电系统和技术以及电力系统的健康可持续发展。
参考文献：
[1] 高峰. 光伏并网系统的优化设计与协调控制技术展望[J]. 南方电网技术, 2016, 10(3):91-97.
[2] 黄宜林. 分布式光伏并网管理的要点分析[J]. 能源与节能, 2017(8):91-92.
论文作者:梁宇鹏
论文发表刊物:《电力设备》2018年第30期
论文发表时间:2019/4/18
标签：并网发电论文; 光伏论文; 系统论文; 技术论文; 功率论文; 电网论文; 太阳能论文; 《电力设备》2018年第30期论文;