文_李榮洲 甘肅省安裝建設集團有限公司

目前，我國在大力發(fā)展新能源產(chǎn)業(yè)，光伏發(fā)電技術(shù)也備受關(guān)注。光伏發(fā)電技術(shù)受到關(guān)注的一大主要原因是傳統(tǒng)大規(guī)模集中發(fā)電方式弊端較為明顯。如，系統(tǒng)調(diào)度控制難度大，運維成本高，且難保證供電的穩(wěn)定性與可靠性；系統(tǒng)內(nèi)一個小的故障就有可能引起電網(wǎng)大規(guī)模停運等。在此情況下，將微網(wǎng)技術(shù)與分布式發(fā)電技術(shù)應用于電力系統(tǒng)，充分發(fā)揮分布式發(fā)電的技術(shù)優(yōu)勢，實現(xiàn)清潔、環(huán)保、高效、安全的供電目標備受關(guān)注。

1 光伏發(fā)電技術(shù)的優(yōu)勢分析

光伏發(fā)電是先進、新型的發(fā)電技術(shù)。傳統(tǒng)發(fā)電技術(shù)主要利用煤炭等傳統(tǒng)能源發(fā)電，而光伏發(fā)電能將清潔可再生能源充分利用起來，讓太陽能化為電能。與傳統(tǒng)發(fā)電技術(shù)相比，光伏發(fā)電技術(shù)優(yōu)勢明顯。如，對環(huán)境污染小、資源耗費少且供電穩(wěn)定可靠。

2 光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)典型結(jié)構(gòu)分析

2.1 光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成

按照光伏系統(tǒng)與電網(wǎng)的關(guān)系分類，可將光伏系統(tǒng)分為并網(wǎng)型光伏系統(tǒng)與離網(wǎng)型光伏系統(tǒng)兩類。并網(wǎng)型光伏系統(tǒng)目前廣泛應用，是主流應用系統(tǒng)。并網(wǎng)型光伏系統(tǒng)，就是將光伏系統(tǒng)并入電網(wǎng)，使光伏系統(tǒng)成為電網(wǎng)中的一個重要組成部分，然后光伏系統(tǒng)將無功功率與有功功率提供給電網(wǎng)，電網(wǎng)獲得電能后將電能分配給用戶。光伏并網(wǎng)系統(tǒng)由PV、逆變器、電網(wǎng)這三部分構(gòu)成。

2.2 典型光伏并網(wǎng)逆變器結(jié)構(gòu)

光伏并網(wǎng)逆變器是整個光伏發(fā)電系統(tǒng)中的重要構(gòu)成，通過逆變器，直流電被轉(zhuǎn)換為交流電，太陽能才有可能被轉(zhuǎn)換為電能，并被用戶使用。在光伏并網(wǎng)系統(tǒng)中，光伏逆變器發(fā)揮著不可忽視的重要作用，因此光伏逆變器對整個系統(tǒng)的發(fā)電質(zhì)量、發(fā)電效率也影響最大。如果光伏逆變器性能質(zhì)量不過關(guān)或存在運行故障，那么光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)就無法安全穩(wěn)定運行。

3 光伏發(fā)電與并網(wǎng)技術(shù)應用要點

3.1 微網(wǎng)并入

微網(wǎng)是針對光伏等分布式能源發(fā)電的一些局限所提出的全新概念。所謂微網(wǎng)，就是指有效組合各類儲能設備、就地負荷及分布式電源，使其形成一個能夠統(tǒng)一協(xié)調(diào)控制與管理的小規(guī)模電網(wǎng)，從而為包括光伏在內(nèi)的分布式能源發(fā)電技術(shù)在配電網(wǎng)中的大規(guī)模應用提供保障。微網(wǎng)融合了多項現(xiàn)代先進技術(shù)，如可再生能源發(fā)電技術(shù)、新型電力電子技術(shù)、現(xiàn)代控制技術(shù)等，具備傳統(tǒng)電網(wǎng)所沒有的優(yōu)勢。

微網(wǎng)并入配電網(wǎng)需要有接口，在當前的技術(shù)條件下，支持微網(wǎng)并入供電網(wǎng)的接口有電力電子接口、異步發(fā)電機接口、同步發(fā)電機接口三類。微網(wǎng)通過這些接口可將光伏及其他分布式能源發(fā)的電能并入配電網(wǎng)，實現(xiàn)與配電網(wǎng)的互聯(lián)。微網(wǎng)并入配電網(wǎng)的優(yōu)勢：首先，主要體現(xiàn)在并入配電網(wǎng)后光伏及其他分布式能源發(fā)電技術(shù)就有了支撐，并在配電網(wǎng)中正常穩(wěn)定發(fā)揮作用。其次，微網(wǎng)并入與光伏及其他分布式能源發(fā)電的應用，會在一定程度上減輕電網(wǎng)削峰填谷壓力，增強系統(tǒng)發(fā)電能力與發(fā)電效益。

3.2 并網(wǎng)潮流計算

將光伏發(fā)電利用微網(wǎng)并入配電網(wǎng)后，會使配電網(wǎng)運行方式與發(fā)電方式有所改變，因此原有潮流計算也會出現(xiàn)局限，要想保證最終分析結(jié)果的準確性與可靠性，就必須根據(jù)并入后配電網(wǎng)的特征特點構(gòu)建新的節(jié)點模型進行潮流計算。

傳統(tǒng)配電網(wǎng)潮流計算方法主要有三種，分別是支路類方法、母線類方法及牛頓-拉夫遜方法。支路類方法的特點是計算過程簡單，不會占用過多存儲空間，數(shù)值穩(wěn)定性好，缺點是適合比較簡單的配電網(wǎng)，如果將該方法應用于復雜配電網(wǎng)，計算量就會因為迭代次數(shù)的增加而增加。母線類方法的優(yōu)點是計算性能穩(wěn)定、收斂速度快、能夠處理弱環(huán)網(wǎng)，缺點是不是十分適用于PV節(jié)點。

牛頓-拉夫遜法經(jīng)過分析后發(fā)現(xiàn)有較快的收斂速度、較強的適應能力，支持修改DG。因此，對將光伏發(fā)的電通過微網(wǎng)并入配電網(wǎng)，應采用牛頓-拉夫遜方法，以修整方程為基礎，不斷迭代修正，直到得到節(jié)點電壓。

3.3 光伏發(fā)電并網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)

3.3.1 最大功率點跟蹤技術(shù)

在當前的技術(shù)條件下，應用光伏發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)時重點需考慮與解決光伏輸出受干擾大的問題。研究發(fā)現(xiàn)，加強對最大功率點跟蹤技術(shù)的優(yōu)化，可以降低外界因素的干擾，相關(guān)參數(shù)出現(xiàn)較大波動時，可以確保輸出功率達到電網(wǎng)運行要求，保障整體穩(wěn)定性，使光伏輸出中更具快速性。

最大功率點跟蹤技術(shù)的主要算法形式為自尋優(yōu)法與非自尋優(yōu)法。在自尋優(yōu)法算法下，是采用寄生電容、擾動觀測、恒定電壓及電導增量等方法實現(xiàn)光伏輸出穩(wěn)定；非自尋優(yōu)法主要是采用曲線擬合的方式實現(xiàn)光伏輸出穩(wěn)定。目前，自尋優(yōu)法應用更為廣泛。由于在各種影響因素中，光照強度對光伏發(fā)電的影響較大，因此在應用光伏發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)時，要注重研究光照強度與光伏輸出的關(guān)系，思考與探尋如何通過改善光照強度來獲得更大的光伏輸出。而在不同輻照度當中最大功率點對應的輸出電壓具有較強穩(wěn)定性，因此可以采取恒定電壓法來維護電網(wǎng)的可靠運行，真正實現(xiàn)穩(wěn)壓控制。

雖然恒定電壓法能夠簡化電網(wǎng)的控制流程，但卻只考慮了輻照度的影響，當環(huán)境溫度出現(xiàn)較大改變時還是容易產(chǎn)生較大干擾，影響輸出精度。因此，擾動觀測法在實踐中也被得到廣泛應用，光伏陣列輸出電壓會受到電壓波動的影響，此時對輸出功率變化特點予以分析和評估，以便為尋優(yōu)工作提供依據(jù)，明確電壓參考值。但與恒定電壓法相比，導納增量法更有利于提高抗干擾強度，從而保證光伏輸出的穩(wěn)定?？稍趹脤Ъ{增量法時，必須在電網(wǎng)中配置性能較強的微處理器，來達到光伏輸出優(yōu)化的目的。

3.3.2 逆變器控制技術(shù)

在光伏發(fā)電并網(wǎng)中，逆變器是不可缺少的構(gòu)成。光伏發(fā)電并網(wǎng)中的逆變器承擔著控制多項參數(shù)（如頻率、高次諧波、電流、電壓波動、有功、無功等）、直流電轉(zhuǎn)交流電等責任。逆變器能以光伏照度為依據(jù)實現(xiàn)自動化啟停。另外，在應用光伏發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)時，還要考慮最大功率點跟蹤控制的要求，逆變器要保證無論輻照度與溫度如何變化，都能確保功率輸出的最大化，能保證光伏發(fā)電的正常進行。

在將光伏發(fā)電并入公共電網(wǎng)后，公共電網(wǎng)會受到一定程度的擾動，公共電網(wǎng)的電壓出現(xiàn)波動。這種擾動與波動不利于整體效益的提升，因此在應用光伏發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)時還需考慮公共電網(wǎng)的受擾動問題。目前最佳的減輕公共電網(wǎng)受擾動程度的方法是不斷優(yōu)化逆變器性能。通過優(yōu)化逆變器性能，保證正弦波在輸出時不會造成嚴重失真，確保公共電網(wǎng)電壓不會出現(xiàn)較大波動。而具體的優(yōu)化逆變器性能的方式時，在電網(wǎng)中引入高速DSP處理器，將逆變器控制技術(shù)與DSP處理器結(jié)合使用，以此達到性能優(yōu)化目的。在引進并應用DSP處理器時，需明確電網(wǎng)/電力系統(tǒng)容量，并根據(jù)容量大小選擇最合適的功率元件。當系統(tǒng)容量較大時，可選擇絕緣柵雙極晶體管或者可關(guān)斷晶閘管，容量較小時則可以選擇功率場效應管。因此，未來要想進一步優(yōu)化光伏發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)應用效果，就需不斷提升逆變器的單體容量和電壓等級，達到解耦控制的要求，增強系統(tǒng)的抗干擾能力，為電網(wǎng)的運行奠定可靠保障。

4 結(jié)語

綜上所述，光伏發(fā)電與并網(wǎng)技術(shù)的合理運用，能夠提高清潔能源利用率，提高電網(wǎng)供電能力，緩解部分地區(qū)用電緊張問題。但光伏發(fā)電與并網(wǎng)技術(shù)的使用也會給大電網(wǎng)帶來一定影響，因此針對大電網(wǎng)所受影響提出三點完善建議。一是不斷優(yōu)化電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，增強電網(wǎng)的消納能力；二是優(yōu)化配電網(wǎng)功能，提高配電網(wǎng)吸收調(diào)節(jié)分布式光伏的能力；三是促進風光儲多能互補，有效解決光伏發(fā)電不穩(wěn)的問題。