基于微电网技术的分布式光伏发电并网研究

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1、基于微电网技术的分布式光伏发电并网研究（深圳供电局有限公司518000）摘要：木文主要介绍了分布式发电的概念，光伏发电系统的基木原理及控制策略,并介绍了微电定义结构及控制策略，提出将分布式光伏发电系统采用微电网技术并入大电网，既可以提高光伏电源的应用率、降低分布式电源对大电网的冲击和负面影响。关键词：分布式电源；光伏发电；微电网；控制策略1分布式光伏发电的概念及并网控制策略1.1概念及基木原理分布式发电是指布置在用户附近、发电功率在数千瓦至50MW的小型、独立输电系统。分布式电源的类型包括太阳能光伏发电、风力发电、微型燃气轮机发电及燃料电池发电等。太阳能光伏发电是利用太用

2、能电池的光牛伏打效应直接把太阳的辐射能转变为电能，其能量转换器就是太阳能电池，即光伏电池。标准光照条件下,单片太阳能电池的额定输出电压约为0.5V。太阳能电池的输出功率随着不同的时间、地点、安装方式，在不同的光照条件下呈现随机特征。将多片太阳能电池连接使用可获得较高的输出电压和较大的功率容量。1.2并网方式光伏并网系统由光伏阵列、变换器和控制器组成，变换器将光伏电池所发的电能逆变成正弦电流并入电网，控制器控制光伏电池最大功率点跟踪、控制逆变器并网电流的波形和功率，使得向电网传送的功率与光伏阵列所发的最大功率电能相平衡。光伏系统的并网方式有多种，主要都是通过电力电子变换器，

3、将直流电变换为交流电并入电网，其并网的主要环节在于逆变，通过对逆变环节的分类区分出不同的并网方式。按照输入电源类型分类：按照输入并网逆变器电源类型的不同，可分为电流型逆变器和电压型逆变器。为使直流侧呈现出低阻抗的电压源特性，并网逆变器的输岀电压严格地与电网同步，光伏并网发电系统通常设计成电压输入、电力输出的结构，即并网发电系统与电网之间是交流电流源和电压源的并联，采用控制技术实现相位同步，使系统并网发电系统的输出电压幅值钳位为电网电压,输岀功率因数为1O按照拓扑结构分类：根据逆变器是否含有变压器及变压器的类型将光伏并网逆变器分为无变压器型、工频变压器型和高频变压器型。1.

4、3并网控制策略分布式光伏发电并网控制策略关键在于输出波形控制和功率点控制两个闭环控制环节。其中波形控制要求快速，需在一个开关周期内实现对目标电流的跟踪，目前主要采用PWM控制方式,通过并网系统发出的电流跟踪参考电流。根据比较元素的不同分三种方式。1）瞬时比较方式。将电流参考值与实际电流相比较，偏差通过滞环比较产生并控制主电路中开关通断的PWM信号，从而控制屯流变化。2）定时比较方式。利用一个定时控制的比较器，每个时钟周期对电流误差判断一次。3）三角波比较方式。将电流误差通过比例积分放大器处理后与三角波比较，目的是将电流误差控制在最小。以上这三种比较方式各有优缺点，目前较好

5、的闭环电流控制方式是基于载波周期的一些控制技术，如Deadbeat（无差拍）PWM技术，这种控制技术将目标误差在下一个控制周期内消除，可以实现稳态的无静差效果。此外，还有-•种被称为瞬时值反馈的控制技术，其原理是通过负反馈使反馈量更加接近给定值,而抑制反馈环节所包围的环节内的参数变动或扰动所引起的偏差。2微电网技术在分布式光伏发电并网中的运用分布式发电并网对电网的网损、电压分布、系统保护及电能质量均有影响。目前国内电网公司对分布式光伏发电的并网均持谨慎态度，现状运行的光伏发电大多采用“自发自用”、不向电网倒送功率，检修停电也不需要电网配合操作的接入方式，这无法体现分布式光

6、伏发电在提高电力系统运行的灵活性和可靠性，特别是电网遭遇极端事件后帮助快速复电的优势，更是制约分布式光伏发电大规模发展的瓶颈。微电网技术的引入，可以在不改变现有配电网络结构的前提下，削弱分布式电源对大电网的冲击和负面影响。2.1微电网的定义和特点微电网是规模较小的分散的独立系统，它采用了大量的现代的电力电子技术，将分布式电源、储能装置、相关负荷和监控、保护装置汇集而成的发配电系统，可以实现自我控制、保护和管理的自治系统。微电网可以视为人电网的一个可控单元，既可以与大电网连接进行能量交换，也可以独立运行。典型的微电网结构示意图如下：图1微电网结构示意图微电网的主要特点如下：

7、1）一般通过单点接入大电网。从电网端看进去，微电网是一个可控发电单元或负荷。2）能运行在两种模式：并网模式和孤岛模式。在并网运行模式下，微电网与主网部分或全部连接，能与主网之间实现功率双向流通，即微电网既可以从电网获得电能也可以向电网输送电能。当电网的电能质量不能满足用户要求或电网发生故障时，微电网与主网断开，即切换到孤岛模式，此时微电网只需满足自身供需能量平衡。3）微电网的分布式电源之间一般有一定的地理距离。由于微电网通常采用多种分布式能源，特别是光伏发电受天气条件的制约，一般需要根据实际地形及当地气候条件因地制宜设计安装形