摘要：光伏发电在目前全球的电力能源的结构中具有着战略性的地位，而太阳能则是具有着可以在未来成为主要的供应能源的巨大潜力，由此光伏并网这一发电的技术也成为了一个非常重要的研究领域。本文首先阐述了对太阳能进行开发的必要性以及光伏发电的优点，之后对三相并网光伏发电这一系统进行了简单介绍，最后对三相并网光伏发电这一系统的运行控制策略进行了简单的分析，借此希望可以为在光伏并网的发电技术方面的研究提供一些方向。
关键词：三相并网；光伏发电；运行策略
引言
随着目前我国经济的发展，对电能的需求也同样在日渐增长，因此为了使用户需求得到更好的满足，电力行业需要合理优化和完善发电系统[1]。太阳能由于具有着分布广、环保清洁以及资源丰富等优点，被认为是一种非常理想的可再生性能源[2]。目前一些科技人员提出了光伏发电技术，其作为一种新型的分布式的发电技术，可以利用光伏电池将太阳能转化为电能，从而减少对不可再生能源的使用[3]。但是由于太阳光具有不稳定性，光伏发电这一并网会影响目前电网的稳定性能，因此对三相并网光伏发电进行相关研究具有着非常重要的意义。
一、开发太阳能的必要性与光伏发电的优点
随着经济发展，能源作为提高居民的生活水平、发展经济的物质基础，其需求在逐渐增大，进而也带来了能源短缺问题。同时化石燃料的大量使用使得人类的生存环境、生态环境不断恶化，这一问题也成为目前各国面临的重大问题。这时，全世界的目光开始投向可再生的能源，希望借此对目前能源结构进行改变，从而推动社会能够可持续的发展。综合多方面因素进行考虑，太阳能被认为是最符合可持续发展这一理念的绿色能源，且在21 世纪将成为最重要的能源之一。目前来说太阳能的利用形式包括光化学利用、光伏利用和光热利用这三种，其中光伏发电具有以下这些优点：第一，无污染，即没有任何包括电、声、光等物质的排放；第二，可再生，资源数目没有限制，具有可持续发展的特点；第三，普遍性，其分布不受地域的限制；第四，可存储性、通用性，可以非常方便地进行传输、使用以及存储；第五，分布式的电力系统，可以对能源系统的安全以及可靠性能进行提升；第六，资源、发电以及用电等在同一地域，可以大幅度的节约由于远程输变电而带来的投资费用[4]。
二、三相并网光伏发电系统的简介
三相并网光伏发电系统主要分为两种结构，一个是单级式的并网光伏发电系统，一个是两级式的并网发电系统。单级式的并网光伏发电系统主要由并网开关、本地负载、光伏电池的阵列以及控制器这些部分组成，其电池组件中产生的直流电需要被转换为交流电，输送入电网，并利用电池阵列进行串联从而对电压等级进行提升。这种单级式的并网光伏发电系统其拓扑的结构相对简单，其内的元器件也较少，可以对中间储能这一环节进行省略，从而节约投资成本，运行也更加的高效。两级式的并网光伏发电系统主要包括DC或DC 变换器、并网或独立的切换开关、光伏电池阵列、储能系统、控制器、本地负载以及DC或AC 光伏并网的逆变器这七个部分。两级式的并网光伏发电系统工作的原理即将在光伏电池的阵列中产生的直流电使用DC或DC 变换器转变为另一电压等级，之后使用DC或AC 光伏并网的逆变器转变为交流电，输送入电网。
三、三相并网光伏发电系统的运行策略控制
（一）、L型滤波器的三相并网光伏逆变器
对于 L 型滤波器的三相并网光伏逆变器其常用的控制策略可以参照下图所示，利用并网电流中的单闭环进行控制，并使用较为经典的如滞环控制、PI 控制、无差拍控制以及重复控制之类的控制方法。这种控制策略具有着易于设计控制器、控制比较简单、易于实现对并网的控制、对控制器的选择非常灵活等等优点，结合下图中的虚线框内电网电压的前馈补偿能够对由于电网电压的扰动而严重影响并网电流的现象进行消除，但其也具有因为单电感的滤波其性能不足，为更好提高谐波的抑制效果需要非常依赖控制器这一缺点。
（二）、LC型滤波器的三相并网光伏逆变器
于并网的情况下对电容电流的影响进行忽略，LC 型滤波器的三相并网光伏逆变器与 L 型滤波器的三相并网光伏逆变器的工作状态是相同的。但如果光伏逆变器要使用LC 型的滤波器也需要对并网、独立的双模运行进行考虑。通常来说外环并网的电流控制器与在独立的电压源下工作的的电压外环的控制器是使用同一个控制器、控制参数的，因此外环的控制器需要能够对电流以及电压调节关于性能方面的要求同时满足。内环的控制变量通常都是使用滤波的电感电流，控制的策略如下图所示，其具有着能够运行独立以及并网这两种工作的模式，使光伏发电的功能可以更加多样化的优点，但也具有着因为工作的模式具有切换这一过程，由此系统的设计会比较复杂这一缺点，此外在对并网模式时的控制器进行设计时也需要对抑制滤波的电容电流的影响力进行考虑。如下图所示，一旦输出功率比较低且进网的电流给定为iref 等于零时，进网的电流igrid 将会跟踪着零进行变化，但又不为零，输出滤波器的电容电流iC 则是电网和逆变器这两部分一起提供。igrid的相位会高于电网的电压，且与电网的电压不在同一相，从而在一定程度上污染电网，污染的程度与输出滤波的电容值的变化成正比。此外，如果让独立运行下的输出电压的ηTHD 处于一定的范围之内，那么输出滤波的电容值也不会很小。一旦电网电压ηTHD 过大，iC的失真程度也会比较大，如果没有谐波补偿电容电流iC，那么i2将不会是纯正弦，进而使进网的电流ηTHD增大并使输出功率的因数减小，而输出功率越小其影响就会越大。太阳能作为输入能源，一旦太阳的光照不足那么太阳能电池其输出的功率也会比较低，此时使用下图的控制策略就无法提高功率的因数并使进网电流ηTHD降低。
综合本文前面所示内容，三相并网光伏发电的系统具有着非常好的一个发展前景，这一系统使用的是太阳能发电，通过对可再生的资源的利用，促进电力行业发展的可持续性。光伏发电有着非常多的优点，由此在目前电力行业成为了主要的研究对象，而本文主要是介绍了三相光伏并网发电的系统运行的控制策略，也分析了这个系统的优点以及缺点，使其运行的过程不会受到天气、环境因素的影响。
参考文献：
[1]李静威.三相并网光伏发电系统的运行控制策略[J].黑龙江科技信息，2015，（30）：100-100.
[2]张泰磊，张伏生.光伏发电三相并网模型及运行模式分析[C].//中国高等学校电力系统及其自动化专业第二十七届学术年会论文集.西安交通大学，2011：1-5.
[3]缑新科，张明鑫.三相光伏发电并网系统的建模与仿真[J].现代电子技术，2015，（12）：159-162.
[4]刘飞.三相并网光伏发电系统的运行控制策略[D].华中科技大学，2008.
论文作者:左杰
论文发表刊物:《电力设备》2018年第16期
论文发表时间:2018/10/1
标签：光伏论文; 这一论文; 系统论文; 电流论文; 逆变器论文; 电网论文; 电压论文; 《电力设备》2018年第16期论文;