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摘 要： 摘要：當(dāng)前，中國光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展出現(xiàn)嚴(yán)重的結(jié)構(gòu)性失衡，棄光限電的現(xiàn)象相對比較突出，尤其是對于西部光伏能源較為發(fā)達的區(qū)域，需要進一步優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，促進企業(yè)轉(zhuǎn)型升級，大力推廣分布式光伏產(chǎn)業(yè)建設(shè)，從根本上解決當(dāng)前光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)失衡的問題。對棄光地區(qū)光
摘要：當(dāng)前，中國光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展出現(xiàn)嚴(yán)重的結(jié)構(gòu)性失衡，“棄光限電”的現(xiàn)象相對比較突出，尤其是對于西部光伏能源較為發(fā)達的區(qū)域，需要進一步優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，促進企業(yè)轉(zhuǎn)型升級，大力推廣分布式光伏產(chǎn)業(yè)建設(shè)，從根本上解決當(dāng)前光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)失衡的問題。對棄光地區(qū)光伏發(fā)電實行保障性收購，一定程度上托底光伏能源項目的收益，對新能源的發(fā)展有積極作用;對于改善優(yōu)化光伏能源產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、優(yōu)化生態(tài)環(huán)境建設(shè)、轉(zhuǎn)變城鄉(xiāng)用電理念等具有重大意義，同時分布式光伏具有廣闊的發(fā)展前景與巨大的市場潛力，也為光伏產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展注入了新動能。本文基于分布式并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的應(yīng)用展開論述。
關(guān)鍵詞：分布式并網(wǎng);光伏發(fā)電系統(tǒng);應(yīng)用
引言
光伏并網(wǎng)發(fā)電主要是通過利用太陽能進行發(fā)電，而無需借助任何可能造成污染的化石燃料，在整個生產(chǎn)過程中不會排放任何的二氧化碳和污染物質(zhì)，有助于促進社會經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。通過將光伏發(fā)電有效的并入公用電網(wǎng)之中，能夠及時將多余的發(fā)電量輸送至供電公司，進而確保城市電能的充足供應(yīng)。為了能夠確保光伏發(fā)電系統(tǒng)順利接入到公用電網(wǎng)中，就需要其發(fā)電站系統(tǒng)進行統(tǒng)籌規(guī)劃合理安排，提高其設(shè)計的科學(xué)性，進而不斷提高分布式并網(wǎng)光伏發(fā)電站的設(shè)計水平。
1光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)基本原理
光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)(如圖1所示)主要設(shè)備包括:光伏電池組件、逆變裝置和控制裝置。光伏電池組件將光能轉(zhuǎn)換的直流電能，先通過DC/DC變換器將低壓直流轉(zhuǎn)換為高壓直流，再通過DC/AC逆變器對高壓直流逆變成用戶所需的交流電。
控制系統(tǒng)通過PWM驅(qū)動信號控制DC/DC變換器使系統(tǒng)保持最大功率運行。通過與單級式光伏發(fā)電系統(tǒng)的性能比較，兩級式光伏發(fā)電系相對單級式光伏發(fā)電系統(tǒng)的區(qū)別是多了一個DC/DC變換環(huán)節(jié)，通過MPPT控制逆變過程保持最大功率運行，雖然多了一個DC/DC變換環(huán)節(jié)會使得能量轉(zhuǎn)換效率有所下降，但它的PV輸入范圍一般比單級式要寬，因此控制也較簡單，兩級式發(fā)電系統(tǒng)一般在中大功率的發(fā)電系統(tǒng)中適用較多，而小功率的組串式光伏發(fā)電系統(tǒng)則一般都是帶單級式光伏發(fā)電系統(tǒng)以保證發(fā)電效率。根據(jù)光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計的技術(shù)要求，兩級式光伏并網(wǎng)發(fā)電拓撲結(jié)構(gòu)如圖2所示。本次設(shè)計按照要求采用工業(yè)上應(yīng)用較為廣泛的模糊控制改進變步長尋找光伏發(fā)電最大功率點(MPPT)。其主要控制思想是在變步長小擾動控制方法加入模糊控制系統(tǒng)，使得步長變化量有更合理的選擇。DC/AC逆變部分采用PQ控制，并在PQ控制的基礎(chǔ)上對電流環(huán)PI參數(shù)進行了改進。對于并網(wǎng)同步問題采用傳統(tǒng)可靠的PLL鎖相技術(shù)保障系統(tǒng)同步運行。濾波器采用能消除開關(guān)次諧波的LCL通用濾波器。
2分布式光伏發(fā)電定義
所謂分布式光伏發(fā)電，即在短距離內(nèi)實現(xiàn)太陽能和電能之間的轉(zhuǎn)換與消納，通常用戶既作為電源點也作為負荷端，另外多余的電量還可以進行上網(wǎng)發(fā)電，給用戶創(chuàng)造出經(jīng)濟效益。所謂分布式是相對于集中式而言，分布式光伏發(fā)電具有以下特點。(1)太陽能是一種自然能量，且目前人類能有效利用的太陽能僅占太陽能量的很小一部分，太陽能對目前人類的技術(shù)水平而言是可以無限開采且可以重復(fù)利用的。(2)分布廣泛性，凡是太陽照到的地方就可以利用，特別是對于一些偏遠山區(qū)、不易建設(shè)高空線路的區(qū)域等，分布式光伏發(fā)電的適應(yīng)性很好地解決上述問題。(3)高效性，光伏發(fā)電利用的光電效應(yīng)，不會向火電那樣實現(xiàn)熱能、動能、機械能、電能之間的轉(zhuǎn)換，相較于傳統(tǒng)發(fā)電，光伏發(fā)電中間環(huán)節(jié)特別少，因而能量損耗少，光伏發(fā)電的效率一般在80%以上，甚至更高。(4)清潔無污染，節(jié)約水資源，和火力發(fā)電比較，在光伏發(fā)電過程中不會產(chǎn)生NOX、SOX、二氧化碳等污染物，也不會產(chǎn)生PM2.5等有害顆粒等，另外，光伏發(fā)電過程中不需要水進行冷卻和進行能量轉(zhuǎn)換，特別適合西北等光資源豐富、水資源匱乏等地區(qū)。
3分布式光伏并網(wǎng)技術(shù)難點分析
3.1對故障中短路電流的貢獻
傳統(tǒng)的同步電機具有提供短路電流的能力，在與電網(wǎng)提供的短路電流疊加后可以確保線路保護在1~2個周波時間斷開。然而，光伏逆變器由于能量密度有限，其中電力電子元件過流能力限制，并不能提供較高的短路電流。通過實驗和動態(tài)仿真，一般認為光伏逆變器的短路電流只比額定電流大25%以內(nèi)。即使在國際相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中，也只要求逆變器提供1倍額定的短路電流。這導(dǎo)致在大規(guī)模接入分布式光伏的情況下，傳輸線發(fā)生短路故障時，由于光伏逆變器短路電流能力不足，線路上的故障無法被檢測并且使保護響應(yīng)。尤其是在傳統(tǒng)的三段式保護中，瞬時電流速斷保護可能會不能被識別。根據(jù)光伏電站并網(wǎng)分析經(jīng)驗，并網(wǎng)點的短路電流主要由接入的主網(wǎng)提供，并網(wǎng)點連接的網(wǎng)絡(luò)是否“堅強”整體決定了分布式的短路能力。光伏發(fā)電站貢獻短路電流造成中低壓設(shè)備的改造問題，如對電流保護、中壓開關(guān)和電流互感器等元器件的重新選型。因此，光伏發(fā)電系統(tǒng)的短路電流貢獻應(yīng)當(dāng)在配電系統(tǒng)規(guī)劃、分布式系統(tǒng)設(shè)計中被充分考慮。
3.2對電能質(zhì)量的影響
太陽能發(fā)電存在許多的不確定，這對采用光伏發(fā)電系統(tǒng)的電網(wǎng)來說，短期負荷的預(yù)測的準(zhǔn)確性會大大降低，無形中增加斷面交換功率的控制難度以及電網(wǎng)運行的不穩(wěn)定因素。分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)后，大電網(wǎng)中的電源點增加了許多，由于電源點比較分散，規(guī)模又比較小，這在很大程度上加大了電源協(xié)調(diào)控制的困難，對電網(wǎng)的電壓穩(wěn)定和頻率安全等方面都造成了一定的影響。分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的開停機以及發(fā)電站補償電容器投切都會對電網(wǎng)的電壓造成一定的影響，進而影響電能質(zhì)量。在分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)接入后，電網(wǎng)的電壓波動與閃變次數(shù)增加，常規(guī)電源對電網(wǎng)的調(diào)控能力也會相應(yīng)減弱，這對于電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行控制是極為不利的。
結(jié)束語
當(dāng)下人口基數(shù)不斷增加、生態(tài)環(huán)境污染與能源枯竭日益加劇。世界各國在發(fā)展經(jīng)濟過程中提出節(jié)能環(huán)保的號召。在這樣的社會背景下，光伏發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用與推廣，已成為世界各國研究的熱點問題之一。分布式光伏并網(wǎng)發(fā)電是光伏的主要技術(shù)之一，加強對該發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用，能有效促進我國整個電伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展，同時也有利于解除我國當(dāng)下面對的環(huán)境污染問題，促進人與自然生態(tài)環(huán)境和諧發(fā)展。——論文作者：吳建峰 1 何震 2
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