黃學(xué)鋒

（江蘇佳訊太陽能電力設(shè)計院有限公司，江蘇 蘇州 215000）

光伏電站系統(tǒng)設(shè)計在分布式太陽能的應(yīng)用

黃學(xué)鋒

（江蘇佳訊太陽能電力設(shè)計院有限公司，江蘇 蘇州 215000）

光伏電站是順應(yīng)當(dāng)前能源緊張和環(huán)境問題誕生的發(fā)電技術(shù)，隨著我國光伏發(fā)電技術(shù)的不斷進(jìn)步，光伏發(fā)電的市場也不斷建立起來，銷售量在逐漸增加，但與國外國家相比還存在比較大的差距，還存在很大的發(fā)展空間。本文主要對分布式太陽當(dāng)中光伏電站系統(tǒng)的設(shè)計進(jìn)行了分析探討，以期能夠不斷推進(jìn)我國的光伏事業(yè)發(fā)展。

光伏電站；分布式太陽能；逆變器

在發(fā)電方式上光伏發(fā)電系統(tǒng)主要可以分為兩種，一種是集中式，一種是分布式。我國的太陽能分布廣闊，對于集中式發(fā)電方式并不適用，因而在光伏發(fā)電方式上主要是以分布式發(fā)電方式為主，加強對分布式光伏系統(tǒng)的研究對于推動我國光伏發(fā)電事業(yè)發(fā)展具有重要價值。

1 光伏并網(wǎng)電站的控制目標(biāo)

光伏并網(wǎng)設(shè)計的目標(biāo)在于對并網(wǎng)逆變輸出電流進(jìn)行控制，使其能夠和電網(wǎng)電壓頻率同步，保持輸出高質(zhì)量正弦波，同時將逆變器的輸出轉(zhuǎn)變成單位功率因數(shù)，盡可能縮小在輸出電流方面的諧波影響，并對逆變器的輸出電壓進(jìn)行控制，使電壓能夠和電網(wǎng)電壓實現(xiàn)同幅、同相和同頻，避免環(huán)流現(xiàn)象的出現(xiàn)，使電網(wǎng)和逆變器能夠平穩(wěn)進(jìn)入并聯(lián)運行的狀態(tài)當(dāng)中，在光伏并網(wǎng)電站設(shè)計當(dāng)中，逆變器的控制與普通逆變器控制之間存在很多不同，具體主要表現(xiàn)在以下幾個方面上：一是在光伏并網(wǎng)電站中逆變器輸出端和電網(wǎng)連接，電網(wǎng)會對逆變器運行造成較大影響；二是并網(wǎng)電流必須和電網(wǎng)電壓實現(xiàn)同頻同相。因而在進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計方面，技術(shù)人員一方面要對并網(wǎng)電流大小進(jìn)行控制，根據(jù)基準(zhǔn)來給定相應(yīng)的電流大小。另一方面對市電相位進(jìn)行跟蹤，然后根據(jù)電網(wǎng)的情況和基準(zhǔn)來定并網(wǎng)電流。

2 太陽能并網(wǎng)逆變系統(tǒng)設(shè)計

光伏電網(wǎng)當(dāng)中對于逆變器的分類方法有很多，在輸入上有電壓源逆變器以及電流源逆變之分，其中電流源逆變器在直流側(cè)需要一個穩(wěn)定的電流輸入進(jìn)行串聯(lián)，而這種會增加系統(tǒng)的不穩(wěn)定性，因而現(xiàn)在光伏并網(wǎng)設(shè)計當(dāng)中對于逆變器的選擇一般都是采用電壓源逆變器。在輸出控制方式上，主要可以采用電流控制和電壓控制兩種方式。在并網(wǎng)設(shè)計當(dāng)中電網(wǎng)作為系統(tǒng)中定制交流電壓源，如果采用電壓控制方式來輸出逆變器，那么整個系統(tǒng)就會變成電壓源和電壓源并聯(lián)的方式，這樣為了維持光伏電站系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性，就需要采用鎖相控制技術(shù)來對系統(tǒng)進(jìn)行控制，以保證電站系統(tǒng)和市電能夠?qū)崿F(xiàn)同步。技術(shù)人員可以通過調(diào)整逆變器的輸出電壓大小來控制電站系統(tǒng)的輸出方式，結(jié)合相移的調(diào)整能夠?qū)崿F(xiàn)有功輸出和無功輸出之間的轉(zhuǎn)換，但是這種控制方式當(dāng)中對于鎖相回路的響應(yīng)會比較慢，技術(shù)人員在對逆變器輸出電壓進(jìn)行調(diào)整時很難把握具體精確的電壓值，這樣就容易出現(xiàn)環(huán)流問題，影響光伏電站系統(tǒng)的運行性能。

因而在逆變器的輸出方式上可以采用電流控制方式，這樣只要對逆變器的輸出電流進(jìn)行控制，用電流對市電電壓相位進(jìn)行跟蹤，就能夠?qū)崿F(xiàn)并聯(lián)穩(wěn)定運行的目標(biāo)，而且控制方法比較簡單，在光伏并網(wǎng)電站系統(tǒng)設(shè)計當(dāng)中得到了廣泛應(yīng)用，因而綜合以上兩點，在光伏電站系統(tǒng)設(shè)計當(dāng)中輸入可以采用電壓源方式，而輸出則可以采用電流源輸出，這樣整個系統(tǒng)中的控制變量就可以控制兩個，一個是逆變器的輸出電壓，一個是逆變器的輸出電流，將這兩個變量控制好就能夠?qū)崿F(xiàn)光伏電站系統(tǒng)并網(wǎng)運行的穩(wěn)定性，保證電壓輸出的穩(wěn)定和電流跟隨相位的穩(wěn)定，因而在控制結(jié)構(gòu)上可以概括為雙環(huán)控制結(jié)構(gòu)。

3 太陽能電池跟蹤控制設(shè)計

在分布式太陽能光伏電站系統(tǒng)設(shè)計當(dāng)中，對于太陽能電池的控制上一般是采用最大功率跟蹤控制技術(shù)。在光伏電站系統(tǒng)當(dāng)中，發(fā)電主要來自于對太陽能的轉(zhuǎn)換，因而太陽能的光伏陣列是電站維持運行的關(guān)鍵，而由于太陽能電池本身對于日照強度和電池板溫度等因素變化比較靈敏，使得太陽能陣列的電源并不穩(wěn)定，因而為了能夠使太陽能保持在最佳的穩(wěn)定狀態(tài)，就需要采取措施使電站的出書功率和外部光強變化進(jìn)行同步，對其實施自動跟蹤，而這種跟蹤控制技術(shù)就是光伏電站系統(tǒng)設(shè)計當(dāng)中對太陽能電池的主要控制技術(shù)。當(dāng)光伏陣列的輸出電壓較低，那么輸出電流的變化也會變小，這時光伏陣列就趨向接近于恒流源，當(dāng)電壓上升到一定臨界值之后，電流就會不斷下降，這時太陽能陣列就會趨向接近于恒壓源，那么太陽能的光伏陣列輸出功率就會隨著電壓的變化而出現(xiàn)升降變化，在這一過程中自然就會出現(xiàn)一個輸出功率最大的點，對這一點進(jìn)行跟蹤，那么就可以根據(jù)太陽能電池功率的變化而來調(diào)整系統(tǒng)。在太陽能電池控制當(dāng)中主要應(yīng)該注意控制以下幾個技術(shù)參數(shù)：一是短路電流，也就是在給定日照強度和溫度下的最大輸出電流。短路電流的值與太陽能電池的面積大小有關(guān)，面積越大，短路電流的值就越大；二是開路電壓，在給定日照強度和溫度下的最大輸出電壓。開路電壓的大小與入射光譜輻照度的對數(shù)成正比，而與電池的面積無關(guān)，當(dāng)結(jié)溫升高時，開路電壓值也會下降；三是最大功率點電流，在給定日照強度和溫度下對應(yīng)于最大功率點的電流；四是最大功率點電壓，在給定日照強度和溫度下對應(yīng)于最大功率點的電壓；五是最大功率點功率，在給定日照和溫度下太陽能電池陣列可能輸出的最大功率?？刂坪眠@幾點參數(shù)，就能夠?qū)μ柲茈姵剡M(jìn)行控制，保證光伏電站系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。

4 結(jié)語

日益嚴(yán)峻的環(huán)境問題和能源問題帶動了全世界的光伏發(fā)電事業(yè)發(fā)展，對于太陽能分布廣闊、日照時間較長的地區(qū)來說采用光伏發(fā)電是解決電能需求的重要手段，我國作為能源大國，加強對光伏發(fā)電的研究，推動光伏事業(yè)發(fā)展是解決我國能源問題的主要手段。本文中主要對分布式太陽能模式下的光伏電站系統(tǒng)設(shè)計進(jìn)行了分析探討，希望能夠推動我國的光伏事業(yè)發(fā)展。

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10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.19.034