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摘要：近几年来并网光伏发电系统逐渐成为光伏技术的研究热点，随着光伏发电系统的性价比提高，其应用范围越来越广，并开始从特殊场合应用向商业化应用发展。由于光伏发电系统受气候影响具有较大的随机波动性，需要频繁的并网/离网操作，为减小模式切换对本地负载的冲击，本文从光伏发电系统出发，剖析光伏发电系统并网的暂态过程，分析各种因素对本地负载和电网电能质量的影响规律，总结出光伏发电系统并网条件，为制定合理的并网控制策略提供有力的理论依据。
关键词：光伏发电系统；并网要求和技术
一、光伏发电系统简介
太阳能光伏发电系统一般分为独立供电的光伏发电系统与并网光伏发电系统。独立的光伏发电系统是不与公共电网连接的光伏发电系统，它首先将光伏阵列接收来的太阳辐射能量转换成电能供给负载，并将多余能量经过充电控制器后以化学能的形式储存在蓄电池中。当日照不足时，储存在蓄电池中的能量经过逆变器后变成交流电能供给负载使用。并网光伏发电系统是与公共电网连接的光伏发电系统，它将光伏阵列接收来的太阳能经过高频直流变换后变成高压直流电，然后经过逆变器逆变后向电网输出与电网同频、同压、同相、同幅的正弦交流电，并实现与电网连接，向电网输送电能。
二、理想并网条件概述
光伏电池和储能系统共同维持直流母线电压稳定，逆变器将直流电能转换成交流电能来对负荷供电。一般情况下，光伏发电系统在并入公用电网前，带负荷独立运行，相当于一个电压源，公用电网也可以近似等效为电压源。由于两个电压源根据自带负荷特点独立运行，并网前的电压向量不但存在幅值差，也存在频率差，以及不断变化的相位差。并网控制就是在考虑上述各种影响因素的前提下，保证并网过程可靠稳定运行，减小对本地负荷的冲击。
并网的理想条件是：
（1）两电压的幅值相等
（2）两电压的角频率相等
（3）并网瞬间的初相位相等
如果能同时满足上述三个条件，就可保证开关两侧电压向量匹配，光伏逆变系统与公用电网并网后即可同步运行，并网瞬间不发生任何扰动，这是最理想的并网状态。实际的并网过程中，不可能保证上述三个条件同时满足。
下面将详细探讨各个参数对电压差的影响。
1、两个等效电压源幅值不相等对电压差的影响
假设公用电网与光伏逆变系统的电压频率相等、初相角相等，仅幅值不相等，那么电压差为
三、最大功率点跟踪
最大功率点跟踪是光伏发电的关键技术之一，各种算法已有许多文献都进行了讨论。目前比较常见的方法有：固定电压法、实际测量法、直线近似法、扰动观察法和电导增量法等。下面选择其中讨论较多的电导增量法分析其跟踪实现原理与流程设计。
电导增量法是通过调整系统的工作电压。使之逐渐接近最大功率点电压来实现最大功率点的跟踪方法。是基于P―U特性曲线性质的自寻优的过程。它能够判断出工作点电压与最大功率点电压之间的关系。光伏电池阵列的功率电压曲线是一个单峰线，在输出功率最大点，功率对电压的导数为零，要寻找最大功率点，只要在功率对电压的导数大于零的区域增加电压，在功率对电压的导数小于零的区域减小电压，在导数等于零或非常接近于零的时候，电压保持不变；当电压不变，电流增加时，增加工作电压；在电压不变，电流减小时，减小工作电压。
四、孤岛效应与检测方法
孤岛效应对整个配电系统及用户端的影响主要包括下面几方面：
（1）光伏系统的单相供电而造成三相负载的欠相供电问题。
（2）孤岛区域的供电电压和频率不稳定，损坏用电设备。
（3）孤岛区域的线路仍然带电，危及输电线路上维修人员的人身安全。
（4）电网恢复供电时的相位不同步，干扰电网的正常合闸过程并损坏并网逆变器。
孤岛效应是光伏并网发电系统中一个普遍存在的问题.而随着光伏系统进一步的推广应用，这一问题也日益突出。因此，如何能及时准确地检测出孤岛效应.这是光伏并网发电系统设计中的一个关键性问题。在目前涉及光伏并网领域的国际通行标准中都有规定。逆变器直接并网。除了应具有基本的保护功能外。都必须具有孤岛检测保护的功能，并且详细规定了保护时间限制。
关于孤岛效应的检测方法现在已有相当多的研究讨论，综合起来说可以分为被动式和主动式两类。被动式是通过检测并网电压的幅值、频率和相位等参数越线作为孤岛检测的判据，如电压频率检测法、电压谐波检测法、相位偏移检测法等。这类方法容易实现，但是在本地负载和并网逆变器输出功率达到平衡时都会出现失效问题。因此。要达到IEEE标准中反孤岛功能的要求，就必须和主动式检测方法结合起来使用。在主动式检测方法中，光伏逆变器主动向电网发出一些较小的电流、频率或相位扰动信号，然后检测线路上检测点的电压、频率或相位。如果主电网未跳脱，在电网的等效无穷大电压源效应下，这些扰动是无效的。
五、结语
光伏并网发电是太阳能发电的主要的研究方向，是当今世界利用太阳能资源的趋势。研究并网发电技术将对光伏并网系统的发展及其应用做出极大地推动作用。
参考文献：
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[3]赵为.太阳能光伏并网发电系统的研究[D].合肥：合肥工业大学，2003，2.
论文作者:王中立
论文发表刊物:《电力设备》2017年第26期
论文发表时间:2017/12/31
标签：电压论文; 光伏论文; 系统论文; 电网论文; 孤岛论文; 逆变器论文; 并网发电论文; 《电力设备》2017年第26期论文;