摘 要：随着传统能源的逐渐消耗与环境污染的加剧，绿色清洁可再生能源进入了人们的视野。太阳能具有清洁无污染、分布范围广、取之无尽用之不竭等诸多优点正越来越多的受到世界各国的重视。目前，人类对太阳能的利用形式多种多样，分布式光伏发电作为一种利用太阳能的重要形式，是未来人类就地利用太阳能的一个重要途径。然而，由于分布式光伏发电具有先天间歇性，易受到外部环境影响、发电容量较小等特点，以及随着发电渗透率的提高，分布式光伏发电接入配电网存在的隐患也逐渐显现。微电网的出现，可以有效解决分布式光伏并网发电所带来的各种问题，协调分布式光伏并网发电与配电网之间的矛盾，提高分布式光伏发电系统的利用率，平衡经济、能源和环境之间的关系。基于此，本文对微电网中分布式光伏发电的控制策略进行了研究。
关键词：分布式；光伏发电；微网；控制策略
近年来，在能源紧缺与环境污染的双重压力下，光伏并网发电系统应用越来越多。然而，光伏并网发电系统的输出功率随天气的变化而变化，对于电网来说是一个不可控因素，在大规模并网时会影响电力系统运行的稳定性和可靠性。将光伏等新能源以微电网的形式接入大电网并网运行，与大电网相互支撑，是发挥光伏发电系统效益的有效途径。
1 光伏发电的基本原理
光伏发电的过程实际就是能量转换的过程，即由太阳能转变为电能。但在其转换过程中起到关键作用的是光生伏特效应，这种效应半导体界面为平台，产生一种物理变化。太阳能电池是实现光伏发电的关键元件，平时所见到的太阳能电池组件就是由大量太阳能电池串联而成。太阳能电池与直流变换器、逆变器、功率控制器等原件组合在一起就形成了光伏发电装置。目前生产太阳能光伏电池多采用半导体桂材料。
相对于传统发电技术而言，光伏发电过程简单、能源分布广泛、无噪声污染且环保性能突出，这些特征使其愈来愈受到关注，且应用范围也在不断扩充。尽管光伏发电存在诸多优点，但在实际发电过程中，功率输出易受到外界环境影响，特别是光照强度及环境温度会造成功率输出出现动态性波动，影响了供电稳定性。目前，光伏发电主要是通过电力电子接口接入微网当中，所以并不具备惯量，无法有效克服负荷波动。在负荷波动的作用下，会造成系统电压与系统频率受到干扰，导致电能质量下降。但即便如此，光伏发电依然有着良好的发展前景。相信通过相关技术不断完善，光伏发电未来必然会在电网中占据重要地位。
2 微电网能量管理系统
随着分布式发电的蓬勃发展，各国对微电网的研究也在遂步加深。微电网并网运行可以弥补电网末端的电力不足，但同时会改变系统的结构和性能，使配电网管理趋于复杂化，为保证微电网、大电网高效稳定运行，微电网能量管理系统必不可少，其智能化和稳定性成为了研究热点。微电网采用对等式能量管理系统时，微电源地位均等，有即插即用能力，但是需要区域划分，区域内控制信息共享要求很高，主要研究集中在美国。分层集中式能量管理系统控制思路源自于传统电力系统，主从集中式依据特定微电网结构，不同微电源容量指定主、从控制器，制定不同控制策略。
3 光伏发电微电网控制策略
3.1恒压恒频控制
恒压恒频控制即控制，通过控制逆变器保证输出电压和频率恒定，厂控制通常出现在采用主从控制的孤岛运行的微电网中，保证独立系统电压和频率稳定，满足负荷对电能质量的要求。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆常见的实现方法是利用外环电压、内环电流双环控制，电压外环能够保证输出电压的稳定，电流内环构成电流随动系统，能大大增强抵御扰动的能力，具有良好的动态响应。
3.2微电网运行控制
微电网在并网运行时，MGC会实时监测微电网的功率流向，当微电网接受大电网的功率较大时，MGC控制所有的光伏逆变电源使其以最大功率输出，并且保持功率因数为1。光伏逆变单元进行最大功率跟踪控制，并将当前的输出电压、电流、输出功率等参数发送给MGC。当微电网接受大电网的功率较小并且小于一定值时，MGC会根据光伏逆变单元的容量分配各逆变单元的输出功率，使各个光伏逆变电源输出指定的功率，防止微电网的逆流现象出现。
3.3光伏发电系统的MPPT控制
太阳能并网发电必须使太阳能输出阵列输出最大功率，因此，目前的光伏发电技术多采用带有最大功率跟踪（MPPT）环节的功率控制技术，使太阳能更多的转换为电能且逆变器输出与并网系统所要求的同频同相的电压。将推挽正激电路输出的直流电压信号经过采样送到DSP中，再与DSP中程序设定的直流输出电压进行比较，通过PID控制器的调节得到需要的保持电压稳定的占空比Din，作为最大功率跟踪控制器的输入参数。同时，采样电路把光伏电池阵列的输出电流送入DSP，DSP在根据预先设定程序判断光伏电池阵列是否达到最大功率跟踪，如果未到达最大功率输出，再根据MPPT算法改变输出占空比D0，增大光伏电池阵列的输出，使其达到最大功率输出。
3.4低电压穿越控制
通常地不大规格太阳能非离网电能产生体系中，如果电为网电压降低到特定数值的时候。为了保障太阳能体系地安全太阳能模块可以自动避开电力网，在太阳能电能产生的体系含量不是很大的电网内是允许存在的。然则太阳能电能产生体系含量很大的电力网内，这个体系地非并网或许对电力网电压与频率造成极其恶劣的影响，对太阳能非离网电能的产生地使用获得约束。故此，太阳能非离网体系必须拥有特定地低电压穿越化（LOWVoltageRide-Through，LVRT）机能。我国的相关电力公司规定太阳能非离网体系在电为网故障期间不但不能随意抛弃电力网，而且仍需要按规定对电为网运输一些无功功率，以帮助电网恢复正常运行。
3.5能量协调控制
并网状态下，无论光伏发电功率大于负载需求功率与否，光伏发电系统均运行在最大功率跟踪状态。离网状養下最大功率跟踪模式。当光伏发电功率大于负载需求功率、储能装置未充满电时，光伏发电多余负载需求的能量注入直流母线，造成直流母线电压升高，储能装置充电，降低直流母线注入电流，直流母线电压随之降低。当光伏发电功率小于负载需求功率、储能装置剩余容量高于下限时，由于直流母线上存在的电容会放电，引起直流母线电压下降，因此储能装置放电给直流母线，直流母线上电容充电，直流母线电压随之提升。
结语
综上所述，本文主要对基于微电网的光伏发电系统控制策略进行研究探讨，全文阐述了光伏发电的基本原理，并对微电网能量管理系统进行简要探讨，在此基础上，提出了恒压恒频控制、微电网运行控制、光伏发电系统的MPPT控制、低电压穿越控制、能量协调控制，五中控制策略，希望对光伏发电系统的研究有所帮助。
参考文献
[1]袁建华.分布式光伏发电微电网供能系统研究[D].山东大学，2011.
[2]张鹏.微电网光储发电系统协调控制策略研究[D].太原理工大学，2014.
[3]田莎.微电网中光伏发电控制技术的研究[D].西安理工大学，2010.
论文作者:1陈旭波,2 雷俊,3赵晓丹
论文发表刊物:《电力设备管理》2017年第4期
论文发表时间:2017/5/26
标签：电网论文; 光伏论文; 电压论文; 太阳能论文; 功率论文; 分布式论文; 母线论文; 《电力设备管理》2017年第4期论文;