分布式光伏并网发电系统的发展应用

分布式光伏并网发电系统的发展应用

陈云洁

国网江苏省电力有限公司南京市高淳区供电分公司    江苏南京    211300

摘要：目前，我国颁布了一系列的政策来推动电网绿色发展建设，其中分布式光伏发电并网发电作为主要的电网系统，被各地区政府大力支持。基于此，本文以分布式光伏并电网为核心，以发电系统发展应用为主要内容，对分布式光伏并网发电系统进行研究，对光伏并网发电系统的优点进行阐述，从系统、电池、逆变器三个方面来分析分布式光伏并网发电系统运行的原理，并对其设计与应用进行研究，以期为相关从业人员提供参考与借鉴。

关键词：分布式；光伏并网；发电系统；应用

引言：将并网的整个流程进行优化，可以有效地有效地为分布式光伏发电的后续应用打下基础。将分布式光伏并网发电在变电站中投入使用，以此来构建一个电网系统，通过这种方式可以在变电站投入新型的节能设备以及方案，不仅可以为变电站提高营收，还可以保证安全可靠的供电环境。

1分布式光伏并网发电系统概述

1.1光伏发电系统

光伏发电是指利用物理学原理以及生物化学材料将太阳能转化为光生伏特，再到电能转换的技术。光伏发电是目前我国利用率最高的新能源科学发电技术。主要优点是光伏发电具有投资小、能耗低、可靠灵活的特点[1]。随着科学技术的不断发展，光伏发电也有了长足达的进步，当前的光伏发电还具有：一是清洁环保、污染小特点；二是拥有充足的资源，是属于自然可再生资源优点；三是资源分布广泛，一些地区的日照时间较长，对于光伏发电具有先天优势；四是节省空间特点。在土地资源紧张的地方，可以在建筑物顶部安装光伏发电板；五是光伏发电具有运行和维护成本低，损坏率低的特点，有效提高使用效率。

光伏发电具有两种运行方式：一是离网运行方式。其概念是指所有的太阳能转化为光生伏特时采用单独的供电运行方式。二是并网运行方式。并网是由太阳能转化为光伏发电与配电网相连接，与供电网络一起供电的运行方式。

1.2光伏并网发电系统的优点

传统的发电采用集中式供电方式采用的是大电网、大机组的供电模式，在局部发生供电故障时，很容易造成电压不稳，造成大面积供电故障。而光伏并网发电采用分布式发电系统，有效地改善了传统供电的弊端，如果将两者相结合集中供电，将会取得事半功倍的效果[2]。

一是光伏并网发电系统中用户可以根据控制供电所需要求，光伏发电站之间是单独的系统，如果遇到部分系统故障，不会引起大面积停电的危险。

二是光伏并网发电系统可以独立管理所在区域电力的平衡与性能，在不用建立集中配电站的前提下，向所在地区进行输出配送电力，大大降低了电力运输安装成本。较适合向农村及相对偏远的山区等供电的需求。

三是光伏并网发电系统可以有效地缓解用电高峰给电力系统带来的输电压力，提高了电力系统的输发电能力。

2分布式光伏并网发电系统运行原理

2.1系统工作原理

光伏并网是通过逆变器把太阳能电池阵列的直流电转化为交流电的方式来进行发电工作，然后传输到电网。常见的光伏并网发电系统通常由并网逆变器和太阳能电池组件、汇流箱、数据采集系统、监控设备、显示设备、数据交换系统等构成。

2.2电池工作原理

太阳能电池可以通过光电效应把太阳发出的光能转化为电能，其工作的原理就是电池内部的半导体PN结所产生的光生伏特效应。当物体接触到太阳光以后，物体内部电荷的分布状态会发生变化，从而产生一种电流和电动势的效应。当阳光照在太阳能电池上时，会使其内部的电子和原子分离，电子空穴和电子会朝着PN结移动，当电子空穴和电子在PN结会和时就产生了电压，通过导线的连接就产生了电能。

2.3逆变器工作原理

逆变器是一种可以调整电力的装置，一般由半导体元器件构成，可以把直流电转化为交流电。使内部的开关元件通过有规律地重复开、关动作，把直流电变成交流电。通常还需要使用高频正弦脉宽进行调制，把正弦波中间的电压变宽，把正弦波两边的电压变窄，从而形成脉冲波，在经过滤波器最终形成正弦波。光伏并网发电系统使用的并网逆变器一般都拥有电压跟踪装置和自动相位装置，可以配合电网的电压波动，而不会对电网本身的运行产生影响。

3分布式光伏并网发电系统的设计与应用

3.1系统硬件

根据分布式光伏并网系统的控制要求，其系统硬件的电路参数为：额定的运行功率标准是50Hz；频率偏差不能高于或低于0.5Hz；光储系统的电压偏差不能超过5%；光储系统内部的三相电电流的斜波不能超过5%；光储系统的直流测电压不能低于300V不能高于800V。

在光伏并网系统中，硬件系统属于分布式储能的基础系统，有主要电路和采样、驱动等电路，在光伏并网系统运行时，硬件系统可以采集电网实时的运行数据，并在控制电路中生成一个启动信号，控制变流器的动作，以完成对系统的控制。同时变流器的驱动电路要由反激方式来保持变流器的运行。而采用反激方式，又要先搜集系统发出的信号，通过搜集信号可以为硬件系统提供算法和依据。

在分布式的光伏控制线路当中，要严格注意母线的电压是否合格，有没有符合标准，这样采集的母线电压数据才能准确。而对电流信号的采集，则可以通过芯片的运放来进行电流采样，并要保持运放阶段的电流信号能够满足芯片的要求。当完成电压和电流的采集线路设计之后，要及时对系统保护方面进行设计，应对发生欠压、过压、过电流等情况发生的保护机制，并完善电路的保护机制，设计电源装置，以此来保障电路的稳定、可靠的运行。

3.2软件设计

控制系统的芯片融合了多种技术的特点，有着极强的控制能力，并且对于一些复杂的算法也可以进行高效的处理，并可以通过分布式储能的并网系统进行软件设计。首先要在系统运行之前做好主程序的初始化工作，并对不同的控制模块进行工作模式设置，启动系统的时候要注意关闭内部中断，然后进行初始化，开启中断并接受中断端发出的信号。

主程序对整个流程进行控制，中断部分有三个子程序：外部中断，能够在同步的坐标产生变动时，进行及时校对；保护中断；ADC中断，主要负责AD转换、输出PWM算法等，并对中断的功能进行保护。

3.3控制流程

ADC的中断控制流程要根据并网系统的运行特点来进行，获取系统的实时电流、电压信号，然后通过算法获取指令信号等，并由此驱动变流器，产生有功功率。关闭中断，读取采用信号，然后开启中断服务程序，根据协调控制的算法，计算出系统的功率缺额，并进行协调控制，以此来保障系统能够安全可靠的运行。保护中断的程序运行时，当系统的内部出现故障，就会发出使输出信号停止的指令，避免系统内部的高电流冲击开关，使开关损坏。当系统本身出现故障时，就会对脉冲进行封锁，从而保证系统可以平稳运行。

3.4控制策略

当储能单元的荷电状态处于70%~85%时，储能单元就只能进行放电，对储能系统对并网的放电量进行测试，并把光伏接入到并网的系统内。确保并网的电压和功率能够平稳运行，使储能单元能够全功率进行输出，利用分布式储能并对电网系统进行协调控制，可以提高系统运行的安稳性。当储能单元的荷电状态处于15%~30%时，储能单元就进入了充电状态，可以对系统进行充电测试，当充电量达到30%以后，储能单元的逆变器对放电功率的控制会降到0，转为光伏系统来提供功率，多余的功率并网，当系统运行时，利用光伏系统进行协调控制，保证系统的安稳可靠运行。

结论：综上，我国大力开发新能源发电技术，光伏发电是我国重要的新兴项目，分布式光伏并网发电可以对已有的能源结构进行优化，可有效改善生态环境，对我国城市能源消耗转变有着巨大的帮助。

参考文献

[1]简璐.光伏发电系统接入配电网对电能质量的影响与对策[J].光源与照明,2021(09):143-145.

[2]王洋洋.分布式光伏并网发电系统控制技术研究[J].电子技术与软件工程,2021(12):214-215.