光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)點電壓升高調(diào)整原理及策略

摘 要：現(xiàn)在光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)運行的規(guī)模變得越來越大，在電力系統(tǒng)的總?cè)萘恐泄夥l(fā)電容量也具有越來越高的比例，因此電力系統(tǒng)在很大程度上受到了光伏發(fā)電的影響。本文將電力系統(tǒng)功率傳輸理論作為出發(fā)點，對光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)點電壓升高的原因進行了分析和介紹，并且研究了調(diào)整電壓的策略和原理，最終將一種動態(tài)的電壓調(diào)整策略提了出來，經(jīng)過實驗證明，該電壓調(diào)整策略具有較高的有效性。

關(guān)鍵詞：光伏發(fā)電；并網(wǎng)逆變器；電壓升高；

文章編號：1674-3520（2015）-07-00-01

光伏發(fā)電系統(tǒng)要想實現(xiàn)并網(wǎng)運行，一般都要通過利用電力電子接口，然后再通過中壓配電網(wǎng)或者低壓配電網(wǎng)。由于以往的電力系統(tǒng)輸配電網(wǎng)自身的特點，大規(guī)模的光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)會導(dǎo)致出現(xiàn)潮流逆流的問題，致使過電壓或者電壓升高的情況出現(xiàn)在光伏發(fā)電系統(tǒng)公共連接點，這樣除了會使當?shù)刎摵傻墓╇娰|(zhì)量受到嚴重影響之外，同時還使變壓器和線路等輸配電設(shè)備損耗得以加大，最終使得光伏發(fā)電系統(tǒng)的滲透率受到嚴重影響。大量的有功功率在光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)中的輸入是導(dǎo)致光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)運行電壓升高的最為直接的原因，因此本文立足于電力系統(tǒng)功率傳輸理論，提出了一種動態(tài)的電壓調(diào)整策略，供大家參考。

一、光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)點電壓升高的原理

單向的由高壓到低壓的輸配電系統(tǒng)是我國傳統(tǒng)中主要的電力系統(tǒng)配置，而不允許出現(xiàn)潮流逆流的情況。為了能夠確保系統(tǒng)的安全，光伏發(fā)電系統(tǒng)要想實現(xiàn)并網(wǎng)運行，一般都要通過利用電力電子接口，然后通過中壓配電網(wǎng)或者低壓配電網(wǎng)。由于存在著線路的阻抗，因此在向配電網(wǎng)輸送有功功率的時候光伏發(fā)電系統(tǒng)會導(dǎo)致出現(xiàn)相應(yīng)的電壓的變化，如果由于光伏發(fā)電系統(tǒng)導(dǎo)致出現(xiàn)潮流逆流的情況，就可能會進一步導(dǎo)致發(fā)生電壓升高的情況，從而超過電壓規(guī)范要求，特別是系統(tǒng)在輕載的時候會產(chǎn)生更為嚴重的電壓升高問題[1]。

二、光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)點電壓升高調(diào)整原理

大量的有功功率在光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)中的輸入是導(dǎo)致光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)運行電壓升高的最為直接的原因，因此要想對光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)點電壓升高的問題進行有效的解決，必須要使光伏發(fā)電系統(tǒng)的有功功率受到限制或者減少，這樣就能夠在電壓偏差限制以內(nèi)對其輸出電壓進行有效的控制。通過雙二階通用積分器同步坐標系鎖相環(huán)能夠?qū)夥l(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)點電壓的幅值和相位進行實時檢測，隨后采用設(shè)定的電壓參考幅值與電壓瞬時的幅值進行比較，在經(jīng)過電壓PI調(diào)節(jié)器之后的誤差就會將電壓調(diào)整有功電流得出來，隨后疊加在設(shè)定的有功電流參考值上，就能夠作為新的有功電流參考值從而有效的控制光伏逆變器，確保對光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)點電壓動態(tài)調(diào)整的實現(xiàn)[2]。

三、光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)點電壓升高的調(diào)整策略

為了能夠使電壓調(diào)整的調(diào)整速度和調(diào)整精度得以提升，本文提出了立足于瞬時電壓幅值—無功電流的一種控制電壓的方式。在光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)點出現(xiàn)電壓升高的時候，就能夠使光伏發(fā)電系統(tǒng)在滯后功率因數(shù)上工作，使其能夠預(yù)見感特性相當，從而將一定容量的電網(wǎng)無功功率吸收過來，對光伏系統(tǒng)并網(wǎng)點的電壓進行調(diào)整。下圖1是無功電流電壓調(diào)整與電壓升高的相量圖。

從圖1中我們可以看出光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)點電壓升高之前的情況，當光伏并網(wǎng)系統(tǒng)將其有功電流輸送到光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)點之后，光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)點的電壓就會升高，如果光伏并網(wǎng)逆變器將無功電流吸收之后，光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)點的電壓就會得到相應(yīng)的調(diào)整。通過雙二階通用積分器同步坐標系鎖相環(huán)能夠?qū)夥l(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)點電壓的幅值和相位進行實時檢測，隨后采用設(shè)定的電壓參考幅值與電壓瞬時的幅值進行比較，在經(jīng)過電壓PI調(diào)節(jié)器之后的誤差就會將電壓調(diào)整無功補償電流得出來，隨后疊加在設(shè)定的無功電流參考值上，就能夠作為新的無功電流參考值從而有效的控制光伏逆變器，確保對光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)點電壓動態(tài)調(diào)整的實現(xiàn)[3]。

四、實驗驗證分析

上面分析了光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)點電壓升高的調(diào)整原理和策略，下面就對立足于瞬時電壓幅值—無功電流的一種控制電壓的方式的實驗驗證進行介紹。首先將并網(wǎng)逆變器額定運行設(shè)定出來，使光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)點與本地負載連接，通過將光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)點本地負載切除的方式使得并網(wǎng)電流增加，這樣就會導(dǎo)致光伏并網(wǎng)點出現(xiàn)電壓升高問題。如果采用有功電流限制的方式控制光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)點的電壓，在切除本地負載的時候會出現(xiàn)電壓升高的情況，這時候電壓調(diào)整器能夠有效地控制光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)點的電壓，而且控制系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)具有非?？斓乃俣取Ｈ绻x擇無功電流吸收方式調(diào)整光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)點的電壓，逆變器可以在切除本地負載的瞬間就能夠利用吸收無功功率的方式調(diào)整光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)點的電壓，其具有為零的電壓偏差，在這種情況下系統(tǒng)不會在單位功率因數(shù)下工作，而且要在功率因素之后工作。相對于無功電流電壓調(diào)整而言，有功電流電壓調(diào)整器有更快的動態(tài)響應(yīng)；光伏發(fā)電系統(tǒng)在有功電電壓調(diào)整之后仍然會在單位功率因數(shù)下工作，而光伏發(fā)電系統(tǒng)在無功電流電壓調(diào)整之后仍然會在單位功率因數(shù)之后工作。

五、結(jié)語

本文將電力系統(tǒng)功率傳輸理論作為出發(fā)點，對光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)點電壓升高的原因進行了分析和介紹，并且研究了調(diào)整電壓的策略和原理。最終將一種動態(tài)的電壓調(diào)整策略提了出來，最終經(jīng)過試驗研究，結(jié)果表明本文提出的電壓調(diào)整策略具有較高的有效性。從經(jīng)濟學(xué)角度進行分析，我們可以發(fā)現(xiàn)，發(fā)電容量會受到有功電流電壓調(diào)整策略的影響，而發(fā)電容量則不會受到無功電流電壓調(diào)整策略的影響，而且無功電流電壓調(diào)整策略還能夠保證電壓調(diào)整的實現(xiàn)，使得光伏發(fā)電系統(tǒng)的利用率得以極大提升，因此有效地支持了光伏發(fā)電系統(tǒng)大規(guī)模并網(wǎng)運行，值得進行推廣和應(yīng)用。

參考文獻：

[1]趙爭鳴，雷一，賀凡波，魯宗相，田琦. 大容量并網(wǎng)光伏電站技術(shù)綜述[J].電力系統(tǒng)自動化. 2011（12）

[2]馬勝紅，陸虎俞. 太陽能光伏發(fā)電技術(shù)（7） 光伏發(fā)電系統(tǒng)的負載與配線[J]. 大眾用電. 2011（07）

[3]李冬梅，劉志璋，劉志強. 獨立戶用光伏發(fā)電系統(tǒng)成本影響因素及其分析[J]. 能源工程. 2012（03）