摘 要：随着科技的飞速发展，我国并网的光伏系统也在不断的进步着，光伏电站的装机容量不断地增加，但是由于太阳能的光照资源有间歇性与波动性，从而导致了电网的稳定性也受到了严重的影响。为了能够提高光伏电站在输出功率方面的稳定性与电网对光伏电站的接受能力，本文对有功功率的控制策略在光伏电站中的应用展开了探究。
关键词：有功功率；控制；光伏电站
随着社会经济的快速发展，人们对物质的要求也在不断的增加，人们对能源的消耗量与日俱增。能源是世界经济和发展的根本，但是近年来，由于人类过度的开发与利用能源，导致了一些列的能源问题。因此，人类开始关注可再生的新型能源，例如：太阳能、电能、风能等。目前，太阳能光伏发电被应用于各种大小型的场合中，它是一种能够清洁环保且无污染的可再生能源发电技术，也是世界上发展最快的新型发电能源技术之一。
一、光伏电站有功功率控制的研究现状
目前，由于光伏发电的发电效率较低而成本较高，人们更多的关注于如何提高光伏发电的效率以及提高它的经济性，却很少对光伏电站中有功功率控制的研究。对于光伏发电，主要研究发电单元的输出功率与整个发电系统对于发电单元的协调控制两个方面。目前，人们对于光伏电池输出功率的控制更多的是关注它怎样能够实现最大功率的输出，但是对于它定额输出功率的控制则很少研究。但随着当下迫切的需要对光伏发电输出功率的控制，也有一些学者对光伏发电的额定功率输出展开了研究[1]。而对于光伏电站的总输出功率以及各光伏逆变器功率分配的控制方面，更是很少有学者对其进行研究。
目前，对于光伏电站功率分配的策略研究还比较少，很多的策略都是借鉴了风电场或者风光储系统的有功功率控制策略，并结合了光伏发电的特征完成了对有功功率分配策略的研究。
二、有功功率控制的方法
目前，我国光伏电站使用的有功功率的调节方式主要采用人工手动调节的方式，由工作人员将光伏电站当下的有功功率值与调度的有功功率目标值进行对比，再借由光伏电站的控制装置进行手动光伏逆变器的控制，从而达到控制光伏电站并网点对有功功率的调度要求达到目标值。例如：启动/停止、升/降等，但是在此过程中，还存在着一些问题。
1、由于这种调配方式是工作人员经过差值计算后对逆变器等进行手动操作完成的，因此，在时间上会存在一定的误差，滞后、响应速度慢等一些列问题，而且对于它的操作速率与效率都相对较低。
2、由于这种调配方式不仅依赖相应的逆变器进行工作，而操作人员没有将光伏电站各逆变器的具体运行情况进行结合，而是对其进行随意的操作，这就会使一些逆变器长时间的运行，而其他的逆变器长时间的停机，导致增加了逆变器发生故障的几率，同时，也会降低光伏逆变器的使用寿命。
对于这种由手动操作进行光伏电站有功功率控制方面出现的问题，近些年，专家们对此提出了一些改进的方法。例如：在光伏电站中增加一些储电设备以便进行有功功率的调节、通过对光伏板件角度的调整来进行有功功率的调节等[2]。
三、有功功率控制的策略设计
以河北能源工程设计有限公司以及衡阳雁能电力勘测设计咨询有限公司为例，他们参与设计了湖南衡阳衡东县霞流镇20MW光伏电站项目。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆该工程拟建在湖南省衡阳衡东县霞流镇的白村（占地约500亩），工程地形水湖，直流总装机标称容量20MWp，在白村建设1个20MW的光伏电站（安装20MWp的光伏组件及相关设备、建设1个35kV开关站）；光伏组件每个发电单元的电池组件采用串并联的方式组成多个太阳能电池阵列，太阳能电池阵列经组串式逆变器、交流汇流箱接入箱式变压器，以35千伏电压等级接入开关站。
四、有功功率的控制原理
光伏电站有功功率以电网调度指令以及太阳能的光照强度与环境的温度等为主要的输入信号，其控制的目标就是要让有功功率的输出量在电网所要求的变化范围内得到保障。通常，电网要依据电站输出功率的变化来调整其系统中自动发电的控制装置，让其能够按照最大的发电功率进行发电，并且能够使功率保持平衡的状态。但是，在一些特殊的情况下，电网的调度机构会向电站的有功功率提出输出量的要求，根据太阳能的光照强度或者温度等条件，调整电路的发电功率，以便让其满足整个光伏电站能够准确跟踪电网的调度值[3]。
五、有功功率控制策略分析
通过对有功功率控制的远离进行分析可知，光伏电站有功功率控制的主要功能是根据电网的调度指令而进行不同的控制模式，通过计算，得出能够满足光伏电站对下一个控制周期的设定功率。再将该设定功率按照一定的分配策略，分配给各光伏逆变器，从而能够让总输出功率达到其设定的功率值。
大型的光伏电站在建站时，通常采用集中建设的方式，其各个光伏列阵所在的地理位置以及天气特征的差异较小，因此，这种大型光伏电站会采用平均分配的策略。
然而，还有一些电站，它们的光伏阵列的额定容量相同，但是光伏电池组件却不同，即便在同样的环境下也会产生差异，这会造成在同一时间与同一地点，不同的阵列吸收太阳能的辐照强度有所不同，从而导致各个光伏阵列的发电能力不同，在这种情况下，使用平均分配法进行分配就不准确了，对于这种光伏阵列，可以考虑按照各光伏阵列在光伏电站中能够发挥的最大发电能力与比例进行分配。
除此之外，光伏列阵以及光伏逆变器是光伏电站中最重要的核心设备，其中，光伏列阵的组件寿命一般会达到20到25年，而光伏逆变器的使用寿命通常会达到2到10年，如果长时间不间断的运行，会对其使用寿命造成影响，不仅需要经常更换设备，也增加了光伏电站的成本的同时也会降低电站的经济效益[4]。对于此，专家们提出了一种控制策略，就是让设备进行轮换休眠的控制策略，能够增加设备各自的使用寿命，也减少了光伏电站的总体成本，增加了经济效益。
结束语：
综上所述，随着太阳能光伏发电技术的迅速发展，很多大规模的光伏电站逐步的接入电网，由于电网的稳定性受到了影响，因此，保障光伏电站功率的稳定性输出就成了该领域重点的关注对象。通过有功功率的控制能够有效的减少光伏电站对电网稳定性的影响，同时，保障在功率能够稳定输出的基础上，还要提高光伏发电的效率与经济性将成为日后主要的研究方向。
参考文献：
[1]闫晶, 姜纪良, 徐文倩. 光伏电站有功功率控制相关关键技术研究[J]. 山东工业技术, 2018, No.265(11):189.
[2]宋兵, 余群兵, 陈俊,等. 一种新能源电站有功功率柔性控制方法及应用[J]. 电力自动化设备, 2018, v.38；No.291(7):224-228.
[3]杜宜领. 光伏发电有功功率预测及电网频率控制中的应用分析[J]. 江西建材, 2017(11):201-202.
[4]马立凡. 光伏电站多逆变器有功功率协调控制策略研究[D]. 天津大学, 2017.
论文作者:彭毓麒
论文发表刊物:《建筑实践》2019年第10期
论文发表时间:2019/10/29
标签：光伏论文; 电站论文; 功率论文; 逆变器论文; 电网论文; 策略论文; 阵列论文; 《建筑实践》2019年第10期论文;