光伏储能系统控制策略及并网研究

光伏储能系统控制策略及并网研究

Summary：中国正积极推动分布式光伏发电系统的建设工程。然而在其工程项目的建设过程中，会在很大程度上导致电网无法平稳和安全运行，不能达到预期的建设目标。这就要求相关技术人员应该进一步对其展开研究，通过相应措施解决项目建设过程中存在的问题，制定具有针对性的解决方案，为中国电力行业发展奠定基础。Keys：光伏储能系统；控制策略；并网1分布式光伏发电系统1.1基本原理“光伏效应”是分布式光伏发电应用的基本原理。光伏电池中的半导体材料，内部组成了一个个PN结，当光伏电池因太阳光照射，其内部半导体的PN结受到激发，则产生大量的电子-空穴对，电子向N型半导体一侧移动，空穴向P型半导体一侧移动，使得电池组向光侧累积负电荷，电池组背光侧累积正电荷，故光伏电池的两侧产生了电压差，利用导线将光伏电池两侧与各类用电负载连通，形成闭合的电路，则产生工作电流，从而实现了太阳能转化为电能的特殊过程。1.2系统结构分布式光伏发电系统主要是由光伏电池组件、控制器、逆变器、配电网、负荷等组成的特殊供电系统，其以小容量、多布点为特点，几乎都建设在用户用电场地附近，是一种平衡调节配电网的光伏电源。分布式光伏发电系统中，光伏电池组件利用“光伏效应”原理，在太阳光照的作用下，将太阳能转化为直流电能，该电能可以供给直流负荷使用，同时也可经逆变器转化为交流电源，经过滤波处理后直接供给交流负载或并电网接入。根据功能设计，有些光伏发电系统还会配置一定数量的蓄电池组进行蓄能，并由系统中的控制器决定所发电能是进入蓄电池组进行储存，还是直接输出供给各用电负荷。光伏电池组件是分布式光伏发电系统的核心部件，其本质是一种以硅为基本元素的光电半导体材料，主要分为单晶硅和多晶硅。在实际应用中，大多数光伏电池的上表面会增添一些栅状电极，有时也会在在电池受光面上增加一层减反射层，进而提升光伏电池组的电能转化效率。由于单位光伏电池发出的电压和有效功率是微弱的，故需要由一定数量的光伏电池组形成光伏电池阵列，并在电路上通过串联、并联方式组合而成，最终达到系统要求的输出电压和功率。2并网光伏发电系统的构成一般，对于并网光伏发电系统的研究是通过一次系统和二次系统分别进行研究的。并网光伏发电系统并网的一次系统主要包括光伏电池方阵、逆变器，二次系统主要包括光伏控制器、防孤岛保护装置。并网光伏发电系统是通过光伏电池方阵实现能量的供应，然后通过逆变器将光伏电池发出的直流电转变为交流电。采用逆变器的原因是配电网的负荷几乎为交流电源设计的负载，而光伏发电输出的却是直流电，为了满足用户的需求，需要用此装置将配电网不需要的直流电逆变为配网负载所需的交流电。逆变器除了逆变电流外，其另外具有的重要作用是自动运行、停机功能以及最大功率跟踪控制功能。光伏控制器是通过自动控制手段调节与控制光伏电池与储能蓄电装置之间充电过程和储能蓄电装置向电源调节器输电的过程，其中也包含了信息化采集功能，通过电脑数字信息集控和监督测试调控手段来迅速、实时地收集目前光伏发电的工作情况，得到并网光伏发电电站的工作数据。目的都是使光伏控制器能够很大程度地估算出光伏系统设计的科学性以及检测网络元件是否具有稳定性。3分布式光伏发电井网对电网造成的影响并网对于对电网规划会造成一定的影响。在现阶段，其基本电源结构是家庭，而不确定的装机容量在一定程度上为电力企业制定电网设计和评估作业带来了阻碍，同时导致电网无法达到相关建设规范的要求，最终对电力企业的经营和管治带来较大困难。除此之外，这种情况也不利于电力企业展开配电网的管治和改造作业。不同的并网方式造成的影响。在将其接入电网的情况下，配电网很可能无法实现平稳和安全运行。例如，在离网运行的情况下，配电网的运行不会受到干扰；在接入分布式电源后没有功率输送的情况下，电压会受到干扰；而在将其接入电网之后有功率输送的情况下，配电网则会受到来自不同层面的干扰，一方面影响电网的平稳和安全运行，另一方面也会导致输电品质和效率的下降。对电能质量产生影响。现阶段，中国相关建设项目的发展还在探索期间，和西方国家相比，其发电技术比较落后，电网规模比较小。而在实际的运行过程中，由于来自不同层面的影响，往往存在电力品质较低的情况，同时影响其电压波动和闪变。光伏发电是对太阳能的转换过程，以此提供电力能源。因此，电能的产生会在很大程度上受到阳光的强弱和存在时间的干扰，进而导致电力供应的不稳定或者中断，对电网运行造成阻碍，除此之外，还会对社会生产和民众的生活带来影响。特别是在最近几年间，由于该项目的数量和规模逐渐增加，上述现象变得更加普遍。同时，电压发布也会在配电网接入光伏发电系统谐波污染之后发生变化，而且其变化情况和电源容量接入的部位息息相关。除此之外，还有谐波污染和电压不平衡等层面的威胁，最终导致电网运行不能达到预期的目标。对继电保护的影响。在现阶段，配电网的保护方法基本上包括：限时速断、速断两类。然而，上述方法虽然能够在一定程度上起到前期规划的作用，但是无法提供方向性的保护。在将其分布式电源继接入电网之后，继电保护的范围会减小，从而导致保护功能下降，最终增加配电网运行中的安全隐患。4分布式光伏并网电能质量评估与控制和西方国家相比，中国在该工程项目建设的数量和规模总体上依然较小，不过目前，相关部门已经为分布式电源的接入制定了相关标准。在配电网中接入分布式电源时，交流电必须能够达到相关标准，同时还必须有效监视和管治电力输送情况。除此之外，电力企业还必须确保电网参数达到标准要求，从而为输送高品质的电能提供有力保障。光伏电站的功率控制和电压调节如下。4.1有功功率控制在10kV电压等级，该系统必须在最大程度上可以有功功率运行，从而使其能够满足实际的电力输送要求，并且达到相关标准，进而对电网的正常和有效运行提供有效保障。4.2电压/无功调节在将其接入电网的情况下，调控电压的方法主要包括以下几类：（1）调控其无功功率，（2）调控其无功补偿设备，（3）调控其变压器。在380v电压等级的情况下，在将其接入电网后，电功率因数必须能够在0.98（超前）到0.98（滞后）调控，从而保持电压平稳。在10kV电压等级，应该根据如下原则展开功率因数调控作业：（1）如果是同步电类型，必须能够在0.95（超前）到0.95（滞后）调控，从而保持电压平稳。（2）如果是异步电机类型，必须能够在0.98（超前）到0.98（滞后）调控，从而保持电压平稳。（3）如果是变流器类，必须维持在0.98（超前）到0.98（滞后）调控，从而保持电压平稳。结束语中国最普遍的太阳能发电模式是光伏发电，因此在通常情况下，光伏发电也被普遍指代太阳能发电。作为新兴的发电技术，光伏发电的基本原理为太阳辐射通过太阳能光伏电池的转换，成为可以被直接利用的电力能源。这种发电设备往往建立在电能需求方的场所之内，主要的利用模式是电能需求者自用。发电的剩余电能则能够为登录网络提供支撑，从而在一定程度上为电力系统的运行平衡提供基础。Reference[1]杨艳.光伏发电与并网技术研究[J].城市住宅,2021,28(S1):180-181.