金崇勇

隨著社會經(jīng)濟和科技的發(fā)展，人們對電力的需求也越來越大，新能源發(fā)電得到了社會的一致認可。最近幾年，光伏發(fā)電技術(shù)獲得了巨大的進步，在微網(wǎng)中的應(yīng)用也愈加廣泛。然而，在應(yīng)用光伏發(fā)電的過程中，必須應(yīng)用有效的控制措施來保證微網(wǎng)的正常運轉(zhuǎn)。

一、光伏發(fā)電技術(shù)

與傳統(tǒng)的水力發(fā)電和火力發(fā)電相比，光伏發(fā)電是一種發(fā)電過程更便捷、能源來源更多、毫無噪聲污染的高效環(huán)保發(fā)電技術(shù)。隨著科技和社會的進步，人們的環(huán)保意識和對能源利用效率的重視都達到了新的高度，光伏發(fā)電技術(shù)既能保證高效率的能源利用，又能做到環(huán)保無污染，是目前社會所迫切需要的先進發(fā)電技術(shù)，因此，光伏發(fā)電技術(shù)逐漸得到了非常廣泛的應(yīng)用。然而，光伏發(fā)電技術(shù)依然存在一定的缺陷，在實際投入運行的過程中，應(yīng)用光伏發(fā)電技術(shù)并不能很好的保證供電的穩(wěn)定性。光伏發(fā)電技術(shù)對于光照強度的要求比較高，同時諸如溫度一類的環(huán)境因素會對光伏發(fā)電造成較大影響，如果光伏發(fā)電設(shè)施周遭環(huán)境出現(xiàn)較大變化，就會導(dǎo)致發(fā)電功率發(fā)生改變，進而影響供電的穩(wěn)定性。光伏發(fā)電技術(shù)在應(yīng)用于微網(wǎng)時，一般是由電力電子技術(shù)接口接入，這就使得光伏發(fā)電中并沒有慣量，也就沒有辦法應(yīng)對負荷波動。負荷波動的存在，會影響發(fā)電系統(tǒng)的電壓和頻率，進而影響供電的質(zhì)量。這些都是光伏發(fā)電技術(shù)在未來的發(fā)展過程中亟待解決的問題，而只要光伏發(fā)電技術(shù)持續(xù)進步和發(fā)展，就能夠在電網(wǎng)中發(fā)揮很大作用。

二、光伏發(fā)電問題

光伏發(fā)電系統(tǒng)由于發(fā)電原理和能源來源的原因，在運行過程中，會表現(xiàn)出一定的強非線系統(tǒng)的特征，而且發(fā)電特點也具有一定的隨機性和間歇性。光伏發(fā)電技術(shù)可以將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，光伏電池作為光伏發(fā)電的核心元件，就是進行能量轉(zhuǎn)化的器件。光伏電池在工作過程中，很容易受到外界環(huán)境因素的影響，尤其是光照強度，光照強度的變化會直接影響光伏電池發(fā)電功率的大小，而光照強度通常是與天氣有很大關(guān)系。如果發(fā)電站當(dāng)?shù)靥鞖鉃槎嘣?，隨著天空中云的移動，照到光伏電池上的光照強度也會不斷發(fā)生變化，這就會讓光伏發(fā)電的發(fā)電功率來回波動，對微網(wǎng)電壓和供電頻率的影響是非常大的。在光照強度變化非常大的情況下，光伏發(fā)電的功率變化有可能會直接造成發(fā)電系統(tǒng)整體的不穩(wěn)定，甚至崩潰，無法正常供電。而且，光伏發(fā)電功率在一定程度上會導(dǎo)致逆變器一直處于輕載狀態(tài)，容易引發(fā)保護裝置的啟動，導(dǎo)致電流諧波含量增多。光伏電池作為一種逆變電源，無法獨立完成能量的轉(zhuǎn)化和功率的穩(wěn)定輸出，這就讓光伏發(fā)電技術(shù)在應(yīng)用過程中對微網(wǎng)造成一定的影響，導(dǎo)致電能質(zhì)量的降低。因此，在光伏發(fā)電系統(tǒng)中，可以應(yīng)用蓄電池作為光伏電池和微網(wǎng)的電能中介。在發(fā)電過程中，通過光伏電池轉(zhuǎn)化光能，為蓄電池充電，如果光照強度發(fā)生變化，則通過調(diào)控蓄電池的充放電參數(shù)，對輸出功率進行相應(yīng)的補償。就目前的應(yīng)用情況而言，光伏發(fā)電一般應(yīng)用分布式光伏發(fā)電機，會受到光照強度較大影響，在發(fā)電系統(tǒng)中引入蓄電池將會是一個很好的選擇。

三、光伏發(fā)電微網(wǎng)控制策略

基于虛擬同步發(fā)電機的控制策略，可以保障光伏發(fā)電微網(wǎng)的控制有效性。微網(wǎng)是一種供電量更小的電網(wǎng)，不同于大規(guī)模電網(wǎng)，微網(wǎng)的發(fā)電設(shè)備主要是由分布式電源構(gòu)成，而大規(guī)模電網(wǎng)則普遍采用同步發(fā)電機。在實際的發(fā)電過程中，由于分布式電源的容量小，往往需要應(yīng)用多臺分布式電源來協(xié)同發(fā)電，這樣才能滿足更高的負荷需求，而發(fā)電器件數(shù)量的增多，自然會帶來操作程序的復(fù)雜化。光伏發(fā)電中，分布式電源的能量來源為太陽光，屬于自然能源，發(fā)電的功率會受到光照強度很大影響，穩(wěn)定性較低。而且分布式電源電抗能力比較低，如果發(fā)生問題，系統(tǒng)就很容易徹底停止運轉(zhuǎn)。對此，可以根據(jù)同步發(fā)電機的調(diào)頻調(diào)壓方法進行改良，在光伏發(fā)電的逆變控制過程中，加入同步發(fā)電機的算法，組合成虛擬同步發(fā)電機，然后在應(yīng)用相應(yīng)的控制器，就能夠達到穩(wěn)定輸出的效果。

基于虛擬同步發(fā)電機的光伏發(fā)電微網(wǎng)控制，主電路采用的是三相逆變電路，其算法模塊的設(shè)計來源于二階機電暫態(tài)模型，能夠比較精確的模擬出光伏發(fā)電中的轉(zhuǎn)子機械特性。而且，該算法模塊能夠同時模擬定子的電氣特性。在應(yīng)用光伏發(fā)電技術(shù)時，系統(tǒng)中的電流互感器和電壓互感器能夠?qū)崟r檢測濾波器中的電流和電壓，并把得到的信息反饋給功頻控制器和勵磁控制器，這兩部分器件再對信息進行處理，就能相關(guān)參數(shù)進行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，保證逆變裝置的輸出處于平衡狀態(tài)，進而保證發(fā)電系統(tǒng)的平衡和穩(wěn)定。在這一原理中，濾波器的應(yīng)用只會將高次諧波分量過濾掉，不會對基波分量造成影響。在光伏發(fā)電中，應(yīng)用虛擬同步發(fā)電機結(jié)構(gòu)，能夠使光伏發(fā)電設(shè)備正常的并網(wǎng)運行，并提供穩(wěn)定的電能輸出，保持供電質(zhì)量，消除光伏發(fā)電對微網(wǎng)穩(wěn)定性的影響，提高微網(wǎng)供電的質(zhì)量和穩(wěn)定。

科技水平的提高和進步，也讓微網(wǎng)技術(shù)和光伏發(fā)電技術(shù)不斷的獲得新的進展。在光伏發(fā)電微網(wǎng)控制得當(dāng)?shù)那闆r下，分布式光伏發(fā)電設(shè)備也能夠在更多的情況下得到良好應(yīng)用，大大提高并網(wǎng)發(fā)電容量。有關(guān)技術(shù)人員可以應(yīng)用基于虛擬同步發(fā)電機的控制策略，設(shè)計能夠自主調(diào)控輸出參數(shù)的光伏發(fā)電設(shè)備，推廣光伏發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用。