李彤

摘要：隨著時(shí)代的不斷發(fā)展，各種技術(shù)紛紛涌現(xiàn)，光伏發(fā)電技術(shù)即是其中之一，相比于傳統(tǒng)發(fā)電技術(shù)，光伏發(fā)電具有潔凈、無(wú)污染、無(wú)噪聲、來(lái)源廣泛等突出特點(diǎn)，對(duì)光伏發(fā)電相關(guān)技術(shù)進(jìn)行進(jìn)一步了解有十分積極的意義，光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)點(diǎn)電壓升高調(diào)整，是目前該技術(shù)面對(duì)的問(wèn)題之一，對(duì)其調(diào)整原理和方法進(jìn)行分析，有利于該技術(shù)的進(jìn)一步應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：光伏發(fā)電系統(tǒng);并網(wǎng)點(diǎn)電壓;優(yōu)化策略

大規(guī)模光伏發(fā)電系統(tǒng)在執(zhí)行并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，要求其所占的容量逐步提升，并且對(duì)電力系統(tǒng)的影響也逐漸增大。其中需要經(jīng)常用到的轉(zhuǎn)換接口是逆變器，在控制PCC電壓時(shí)，不能單純的依靠傳統(tǒng)的電力調(diào)整方式，要利用經(jīng)濟(jì)實(shí)用的PCC電壓升高解決目前問(wèn)題，同時(shí)借助于自身的特點(diǎn)優(yōu)化光伏發(fā)電，提高發(fā)電系統(tǒng)的滲透率。

1光伏發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電原理和優(yōu)勢(shì)

1.1光伏發(fā)電系統(tǒng)的原理

光伏發(fā)電利用的基本原理是光電效應(yīng)，其發(fā)電裝置的核心是半導(dǎo)體光電二極管，通常來(lái)說(shuō)，相關(guān)人員會(huì)將多個(gè)光電二極管并聯(lián)使用，組成較大的太陽(yáng)能電池發(fā)電裝置。當(dāng)太陽(yáng)光照射到電池上時(shí)，光電二極管可以將光能轉(zhuǎn)化成電能，由于光電二極管數(shù)量眾多，產(chǎn)生的電流往往比較大，一般可以滿足各類用戶使用。

1.2光伏發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)

光伏發(fā)電系統(tǒng)主要的能源來(lái)源是太陽(yáng)，太陽(yáng)能取之不盡，用之不竭，按目前全球用電量計(jì)算，只需在極小的地點(diǎn)安裝太陽(yáng)能光伏裝置就可以滿足需求，在用電量出現(xiàn)變化的情況下，可以隨時(shí)調(diào)整光電二極管數(shù)量，保持對(duì)電能的合理利用[1]。同時(shí)，太陽(yáng)能可以就近獲得，避免電力運(yùn)輸中各類電阻造成的電力浪費(fèi)，而且太陽(yáng)能屬于潔凈能源，無(wú)污染、無(wú)噪聲。

2光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)點(diǎn)電壓升高調(diào)整原理

光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)運(yùn)行過(guò)程中易出現(xiàn)電壓升高問(wèn)題，為此對(duì)高壓進(jìn)行調(diào)節(jié)限制十分必要，具體而言，我國(guó)對(duì)于供電電壓允許偏差為高于或者等于35kV的正負(fù)電壓的絕對(duì)值之和必須要控制在10%內(nèi)，而低于或者等于10kV的三相供電壓，電壓偏差值必須要控制在±7%之前，同時(shí)220V的單向電壓，整體的電壓偏差必須要控制在-10～7%之間。而光伏發(fā)電系統(tǒng)具有大規(guī)模應(yīng)用特點(diǎn)，因此在進(jìn)行電壓調(diào)整時(shí)，則可以通過(guò)改善輸電線路阻抗參數(shù)、配置儲(chǔ)能參數(shù)以及改變光伏系統(tǒng)的功率輸出等方式對(duì)光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)點(diǎn)電壓升高問(wèn)題進(jìn)行調(diào)解。但是在調(diào)解過(guò)程中，由于改善輸電線路阻抗參數(shù)及配置儲(chǔ)能參數(shù)這種調(diào)節(jié)方式，前期需要進(jìn)行較大的投資，因此很難在電網(wǎng)系統(tǒng)大規(guī)模應(yīng)用，而改變光伏系統(tǒng)的功率輸出調(diào)整方式，功率改變的本質(zhì)就是控制電壓，因此改變光伏系統(tǒng)的功率輸出是最為可行的一種方式，在本文中筆者主要是通過(guò)調(diào)整電壓系統(tǒng)有功電流電壓和無(wú)功電流電壓，從而防止光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)運(yùn)行出現(xiàn)高壓?jiǎn)栴}。

3光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)點(diǎn)電壓升高調(diào)整的方法

3.1無(wú)功電流電壓模式下調(diào)整光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)點(diǎn)電壓升高的方法

在光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)運(yùn)行過(guò)程中，無(wú)功電流電壓調(diào)整也是一種可行的電壓控制方式，為了能夠提升電壓的調(diào)整精度，筆者認(rèn)為可以采用瞬時(shí)電壓幅值-無(wú)功電流的IQ（U）電壓控制方式，這樣當(dāng)PCC的電壓升高時(shí)，我們就可以使用光伏發(fā)電系統(tǒng)工作因數(shù)滯后于與實(shí)際工作的方式，從而利用電網(wǎng)系統(tǒng)的電感特性，利用電網(wǎng)容量中的電網(wǎng)功率因數(shù)從而對(duì)PCC電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)，光伏并網(wǎng)系統(tǒng)中的PCC輸送有功電流也會(huì)則為IG，同時(shí)PCC電壓中的電壓則為UPCC，而在光伏并網(wǎng)系統(tǒng)中的逆變器吸收的無(wú)功電流則為Icomp，而在PCC電壓作出相應(yīng)的調(diào)整時(shí)，輸出的電壓則為UPCCO，我們就可以使用雙二階通用積分器同步坐標(biāo)系所環(huán)，對(duì)光伏發(fā)電系統(tǒng)中的PCC的電壓幅值和相位進(jìn)行測(cè)定，從而通過(guò)者間的比對(duì)，通過(guò)PI調(diào)節(jié)器調(diào)整對(duì)誤差進(jìn)行補(bǔ)償，從而實(shí)現(xiàn)理想的電壓，同時(shí)還可以通過(guò)設(shè)定參考值疊加的方式，對(duì)光伏逆變器中的有功電流參考值進(jìn)行控制，從而實(shí)現(xiàn)PCC電壓的有效調(diào)整，這也是調(diào)整光伏并網(wǎng)系統(tǒng)升高的一種有效方式，可以將電壓可以控住在合理的范圍內(nèi)[2]。

3.2有功電流電源的調(diào)整原理及調(diào)整方略

1）有功電流的調(diào)整原理。光伏發(fā)電并網(wǎng)運(yùn)行，會(huì)出現(xiàn)PCC電壓升高的現(xiàn)象，究其原因是光伏發(fā)電系統(tǒng)的容量偏大，這必然會(huì)產(chǎn)生大量的有功功率，因而在使用時(shí)想辦法限制或者減少光伏系統(tǒng)的發(fā)電狀況，能控制整體的電流狀況，讓輸出的電壓在可以控制的范圍內(nèi)。

2）有功電流的調(diào)整方法。限制時(shí)運(yùn)用有功電流限制方略時(shí)，要求了解到實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的暫態(tài)和穩(wěn)態(tài)波形圖，當(dāng)PCC本地負(fù)被隔離一，PCC能夠在短時(shí)間內(nèi)電壓升高，同時(shí)要求電壓調(diào)整器控制電壓狀況，增強(qiáng)PCC的整體控制力度，所以控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)也得到最為有效的控制。電壓調(diào)整方式是穩(wěn)態(tài)波形，也就說(shuō)當(dāng)前系統(tǒng)是穩(wěn)定運(yùn)行模式，隨著時(shí)間推移輸出的功率正在逐漸減少，電壓整體偏差會(huì)出現(xiàn)回歸為零的情況，因而系統(tǒng)功率運(yùn)行是在單位因子范圍內(nèi)。

3.3選擇光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)逆變器

在光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)點(diǎn)電壓調(diào)節(jié)中，逆變器是最重要的調(diào)節(jié)設(shè)備。在選擇光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)逆變器的時(shí)候，要根據(jù)光伏發(fā)電系統(tǒng)的整體技術(shù)指標(biāo)及廠商提供的產(chǎn)品手冊(cè)來(lái)選擇，另外還要考慮其他因素，比如整機(jī)效率、額定輸出功率、啟動(dòng)性能、輸出電壓等。額定輸出功率指的是光伏逆變器的負(fù)載供電能力，選擇合理的逆變器能夠有效提高電壓調(diào)節(jié)的質(zhì)量。輸出電壓調(diào)節(jié)性能指的是逆變器的穩(wěn)壓性能，其與輸出電壓的偏差有著重要的聯(lián)系[3]。

4光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)點(diǎn)電壓升高調(diào)整案例分析

案例簡(jiǎn)介：某光伏電站總裝機(jī)容量為10MW，共有7個(gè)光伏方陣，該光伏電站主要出現(xiàn)了35kV并網(wǎng)點(diǎn)電壓升高問(wèn)題，也即在日照輻射較強(qiáng)時(shí)（2：00～14：00左右），會(huì)導(dǎo)致光伏電站并網(wǎng)功率升高，從而引發(fā)并網(wǎng)點(diǎn)電壓顯著升高，而依據(jù)調(diào)度下發(fā)母線電壓限值規(guī)定，35kV并網(wǎng)點(diǎn)電壓合理范圍應(yīng)為33.5-38.5kV，若不及時(shí)采取調(diào)整措施，則會(huì)導(dǎo)致并網(wǎng)點(diǎn)電壓超過(guò)規(guī)定上限，從而對(duì)整體電力系統(tǒng)造成不良的影響，鑒于此，相關(guān)人員設(shè)計(jì)了SVG的無(wú)功能力和光伏逆變實(shí)驗(yàn)對(duì)電壓進(jìn)行了調(diào)節(jié)。

首先，是對(duì)海原變35kV母線進(jìn)行控制，U5電壓越高，會(huì)導(dǎo)致并網(wǎng)點(diǎn)UPCC電壓越高，控制方法主要有：降低海原變主變檔位或采用SVG發(fā)出感性無(wú)功、切除電容器、投入電抗器等方式降低海原變無(wú)功功率設(shè)備壓力，其次，是對(duì)SVG發(fā)出的無(wú)功Qc進(jìn)行控制，由于QC越高，UPCC越低，為此，可利用AVC系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)或手動(dòng)電壓無(wú)功綜合調(diào)節(jié)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，通過(guò)過(guò)AVC系統(tǒng)控制SVG進(jìn)行電壓無(wú)功綜合調(diào)節(jié)，能夠?qū)⒉⒕W(wǎng)點(diǎn)電壓控制在38.5kV以下，該種調(diào)整方法對(duì)SVG具有一定的依賴性，為此，還可利用變器無(wú)功能力，對(duì)各方陣逆變器功率因數(shù)進(jìn)行手動(dòng)設(shè)置和進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償，或者將逆變器、各方陣數(shù)據(jù)采集器與現(xiàn)有AVC系統(tǒng)進(jìn)行接入，然后通過(guò)AVC系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集器、逆變器等一系列的操作，促進(jìn)向電網(wǎng)輸送的無(wú)功功率QG增加，從而實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)電壓的調(diào)節(jié)，實(shí)驗(yàn)證實(shí)其能將電壓能控制在37.46kV左右。

5結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，目前我國(guó)光伏發(fā)電技術(shù)屬于新型產(chǎn)業(yè)，在光伏發(fā)電技術(shù)的發(fā)展中也受到了國(guó)家及社會(huì)的大力支持，調(diào)整光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)點(diǎn)電壓可以有效促進(jìn)光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)的持續(xù)發(fā)展，其也受到了相關(guān)科研單位及光伏企業(yè)的關(guān)注。要想有效提高光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)點(diǎn)電壓調(diào)整的質(zhì)量，就要全面掌握光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)點(diǎn)的運(yùn)行機(jī)制，根據(jù)不同的系統(tǒng)制定不同的優(yōu)化對(duì)策，以此提高電壓調(diào)整質(zhì)量，使光伏發(fā)電技術(shù)及光伏企業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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