光伏發電并網系統的相關技術分析

孫玫

（河北省電力勘測設計研究院，河北石家莊 050031）

光伏發電并網系統的相關技術分析

孫玫

（河北省電力勘測設計研究院，河北石家莊 050031）

隨著現代環境污染問題的日益嚴重，使得國內各行各業均越來越重視對于新能源的利用，而光伏發電就是當前被應用在發電行業當中的新型技術，其主要是對太陽能的應用。本文即是對光伏發電并網系統當中的各類技術進行研究，主要闡述了最大功率點跟蹤技術、MPPT控制器技術以及并網逆變器控制技術，以期能為相關工作提供參考。

光伏發電 并網系統 技術

自進入21世紀以來，國際社會對于環境污染和能源緊缺問題的關注度進一步提升。而我國近幾年當中利用煤炭、石油等資源進行發電、供熱時產生了大量的環境污染，其中以霧霾最為典型。因此我國對于新能源的需求更加迫切，而光伏發電并網系統也應運而生，其改變了傳統的發電模式，創造了更加清潔的發電技術。

1 最大功率點跟蹤技術

1.1 優化數學模型的MPPT控制技術

這一技術主要是基于優化后的數學模型，從而對光伏發電設備當中的光伏陣列曲線進行確定，從而獲得光伏陣列當中最大的發電功率。在所有的數學模型當中，光伏電池本身的等效電路模型的數據非常重要。在典型的MPPT優化模型當中應用最廣泛的技術為開路電壓比例系統模型、短路電流比例系數模型，這兩種技術的計算重點就在于對光伏陣列當中各種光強、溫度的條件下，開路電壓、最大功率點電壓值所具有的線性特點進行研究。如果在MPPT技術下應用開路電壓比例系數模型，則該光伏發電設備不會出現最大功率點數據的波動，而且設備在設計時的結構也較為簡單。但是利用這一技術時需要注意，該設備的開路電壓和最大功率電壓的比值受多方面因素的影響，不僅受光伏陣列本身的結構影響，而且與該設備的運行環境息息相關，由此可知利用開路電壓技術的設備的光伏陣列不是在最大功率點上開始工作［1］。加之在對開路電壓進行測量時需先將負載電壓斷開，這就導致設備會瞬間出現功率上的損耗。

1.2 自尋優的MPPT控制技術

這種技術是當前光伏發電設備當中應用最廣泛的技術之一，其并不對外界環境因素進行檢測，而是需要借助測量當中所得的光伏陣列電壓等數據進行跟蹤分析，進而確定最大功率點數據。該技術主要是基于電導增量理論，利用對光伏陣列當中的瞬間電導、實時電導之間的變化規律進行跟蹤，該理論所形成的曲線為單峰曲線，所獲得的最大功率點必然會有dP/dV=0的特性。

同時該技術還可基于擾動觀察理論實現，這一理論又被稱為“爬山”理論，其算法相比于電導增量理論更加簡單，所需要檢測的數據量也較低，因此廣泛地應用在MPPT技術當中。在對最大功率點進行跟蹤時，需要先在光伏陣列當中引入一個小的擾亂，然后對光伏的情況進行觀察，并將擾亂前后的數據進行對比，根據比較后的結構來調節光伏電池的工作位點［2］。從本質上來說，這一理論是利用改變光伏電池的電壓，從而對其進行擾亂，并采用實時記錄的方式獲取光伏電池的電壓和電流，進而得出輸出功率數據。然后將干擾后所得數據與干擾前進行比較，如果干擾后功率值大于干擾前，則說明本次擾動使光伏電池的功率增加，下次擾動使不需要改變方向；如果干擾后功率值低于干擾前，則說明本次干擾使光伏電池的功率降低，下次擾動時需要改變方向。如此反復擾動后就可以將光伏電池的輸出功率推到最高點，進而滿足輸出功率跟蹤的目的。但是該技術在推動輸出功率到達最大值之后不能停止擾動，而是需要繼續使其在最大值周圍進行波動，雖然會造成少量的能量損失，但是卻可以保證光伏電池保持在最大輸出功率點附近工作［3］。

2 MPPT控制器的優化技術

在對MPPT控制器進行優化時。首先應該對控制器進行拓撲選擇，所應用各種控制器當中以常規單向Boost最為簡單，該控制器在驅動過程中消耗能能量最小，因此被廣泛地應用在輸出功率較低的設備當中，或者在升壓范圍較窄的設備中也可應用。交錯并聯型Boost變換器的結構相對復雜，其線路當中含有多個開關對通路進行控制，而每一個開關所占的空間也不相同，但在連通后的滯后時間則均等。現代應用較廣的變換器通常是以兩個或兩個以上變換器聯組為主，如果該控制器當中擁有N個變換器，則其連通時的滯后周期為Ts/N，從而保證了每一個變換器當中通過的電流均可以交錯開。

3 并網逆變器控制技術

該技術當中引入了數控技術，并且逆變電源的數控技術也是當前發電行業當中研究的重點，其中包含了PID、無差拍、重復、數字化膜等多種控制方式，同時也加入了當前較為先進的模糊控制技術，從而使并網逆變器的控制能夠更加智能化。在對PID控制技術進行選擇時要注意，該控制技術具有算法簡單，可以應用在高頻率控制當中，穩定性較強等諸多特點。但是其對于系統當中的負載參數的識別不夠敏感，很容導致控制器對于采樣操作、輸出操作等的延遲，并且其所選取的各環節系統不能過大，否則系統將無法穩定運行，因此將其視為一個有差系統［4］。而當前在并網逆變器控制技術當中應用最多的是混合控制技術，該技術就是將各類控制技術融合在一起，取長補短，從而使逆變器的工作效率達到最佳，并且能夠提升控制系統的穩定性。

4 結語

光伏發電并網系統是當前新型發電技術之一，其本身的優勢性就在于不會產生污染物，而且發電能源為可再生性資源。但是仍需要對該發電系統當中的各類技術進行深入的研究，尤其是對MPPT優化技術和逆變器選擇上。

［1］艾欣，韓曉男，孫英云.光伏發電并網及其相關技術發展現狀與展望［J］.現代電力，2013，30（01）：1-7.

［2］余濤.光伏發電并網關鍵技術及其對電網的影響研究［D］.上海交通大學，2012.

［3］余學成.光伏發電并網系統的電能質量問題研究［J］.企業技術開發月刊，2014（20）：95-96.

［4］熊巍，周海波.并網型光伏發電系統控制技術研究［J］.中國電力教育，2012（09）：137-138.

孫玫（1986—），女，漢族，河北保定人，現供職于河北省電力勘測設計研究院，中級，本科，研究方向：新能源電氣設計。