光伏电站系统设计在分布式太阳能的应用

黄学锋

（江苏佳讯太阳能电力设计院有限公司，江苏 苏州 215000）

光伏电站系统设计在分布式太阳能的应用

黄学锋

（江苏佳讯太阳能电力设计院有限公司，江苏 苏州 215000）

光伏电站是顺应当前能源紧张和环境问题诞生的发电技术，随着我国光伏发电技术的不断进步，光伏发电的市场也不断建立起来，销售量在逐渐增加，但与国外国家相比还存在比较大的差距，还存在很大的发展空间。本文主要对分布式太阳当中光伏电站系统的设计进行了分析探讨，以期能够不断推进我国的光伏事业发展。

光伏电站；分布式太阳能；逆变器

在发电方式上光伏发电系统主要可以分为两种，一种是集中式，一种是分布式。我国的太阳能分布广阔，对于集中式发电方式并不适用，因而在光伏发电方式上主要是以分布式发电方式为主，加强对分布式光伏系统的研究对于推动我国光伏发电事业发展具有重要价值。

1 光伏并网电站的控制目标

光伏并网设计的目标在于对并网逆变输出电流进行控制，使其能够和电网电压频率同步，保持输出高质量正弦波，同时将逆变器的输出转变成单位功率因数，尽可能缩小在输出电流方面的谐波影响，并对逆变器的输出电压进行控制，使电压能够和电网电压实现同幅、同相和同频，避免环流现象的出现，使电网和逆变器能够平稳进入并联运行的状态当中，在光伏并网电站设计当中，逆变器的控制与普通逆变器控制之间存在很多不同，具体主要表现在以下几个方面上：一是在光伏并网电站中逆变器输出端和电网连接，电网会对逆变器运行造成较大影响；二是并网电流必须和电网电压实现同频同相。因而在进行系统设计方面，技术人员一方面要对并网电流大小进行控制，根据基准来给定相应的电流大小。另一方面对市电相位进行跟踪，然后根据电网的情况和基准来定并网电流。

2 太阳能并网逆变系统设计

光伏电网当中对于逆变器的分类方法有很多，在输入上有电压源逆变器以及电流源逆变之分，其中电流源逆变器在直流侧需要一个稳定的电流输入进行串联，而这种会增加系统的不稳定性，因而现在光伏并网设计当中对于逆变器的选择一般都是采用电压源逆变器。在输出控制方式上，主要可以采用电流控制和电压控制两种方式。在并网设计当中电网作为系统中定制交流电压源，如果采用电压控制方式来输出逆变器，那么整个系统就会变成电压源和电压源并联的方式，这样为了维持光伏电站系统的运行稳定性，就需要采用锁相控制技术来对系统进行控制，以保证电站系统和市电能够实现同步。技术人员可以通过调整逆变器的输出电压大小来控制电站系统的输出方式，结合相移的调整能够实现有功输出和无功输出之间的转换，但是这种控制方式当中对于锁相回路的响应会比较慢，技术人员在对逆变器输出电压进行调整时很难把握具体精确的电压值，这样就容易出现环流问题，影响光伏电站系统的运行性能。

因而在逆变器的输出方式上可以采用电流控制方式，这样只要对逆变器的输出电流进行控制，用电流对市电电压相位进行跟踪，就能够实现并联稳定运行的目标，而且控制方法比较简单，在光伏并网电站系统设计当中得到了广泛应用，因而综合以上两点，在光伏电站系统设计当中输入可以采用电压源方式，而输出则可以采用电流源输出，这样整个系统中的控制变量就可以控制两个，一个是逆变器的输出电压，一个是逆变器的输出电流，将这两个变量控制好就能够实现光伏电站系统并网运行的稳定性，保证电压输出的稳定和电流跟随相位的稳定，因而在控制结构上可以概括为双环控制结构。

3 太阳能电池跟踪控制设计

在分布式太阳能光伏电站系统设计当中，对于太阳能电池的控制上一般是采用最大功率跟踪控制技术。在光伏电站系统当中，发电主要来自于对太阳能的转换，因而太阳能的光伏阵列是电站维持运行的关键，而由于太阳能电池本身对于日照强度和电池板温度等因素变化比较灵敏，使得太阳能阵列的电源并不稳定，因而为了能够使太阳能保持在最佳的稳定状态，就需要采取措施使电站的出书功率和外部光强变化进行同步，对其实施自动跟踪，而这种跟踪控制技术就是光伏电站系统设计当中对太阳能电池的主要控制技术。当光伏阵列的输出电压较低，那么输出电流的变化也会变小，这时光伏阵列就趋向接近于恒流源，当电压上升到一定临界值之后，电流就会不断下降，这时太阳能阵列就会趋向接近于恒压源，那么太阳能的光伏阵列输出功率就会随着电压的变化而出现升降变化，在这一过程中自然就会出现一个输出功率最大的点，对这一点进行跟踪，那么就可以根据太阳能电池功率的变化而来调整系统。在太阳能电池控制当中主要应该注意控制以下几个技术参数：一是短路电流，也就是在给定日照强度和温度下的最大输出电流。短路电流的值与太阳能电池的面积大小有关，面积越大，短路电流的值就越大；二是开路电压，在给定日照强度和温度下的最大输出电压。开路电压的大小与入射光谱辐照度的对数成正比，而与电池的面积无关，当结温升高时，开路电压值也会下降；三是最大功率点电流，在给定日照强度和温度下对应于最大功率点的电流；四是最大功率点电压，在给定日照强度和温度下对应于最大功率点的电压；五是最大功率点功率，在给定日照和温度下太阳能电池阵列可能输出的最大功率。控制好这几点参数，就能够对太阳能电池进行控制，保证光伏电站系统运行的稳定性。

4 结语

日益严峻的环境问题和能源问题带动了全世界的光伏发电事业发展，对于太阳能分布广阔、日照时间较长的地区来说采用光伏发电是解决电能需求的重要手段，我国作为能源大国，加强对光伏发电的研究，推动光伏事业发展是解决我国能源问题的主要手段。本文中主要对分布式太阳能模式下的光伏电站系统设计进行了分析探讨，希望能够推动我国的光伏事业发展。

［1］潘琪，徐洋，高卓.含分布式光伏电站接入的配电网三级电压控制系统设计［J］.电力系统保护与控制，2014（20）∶64-68.

［2］刘志群.基于CAN总线的分布式太阳能电站远程监控系统设计［J］.黑龙江工程学院学报，2015（03）∶48-52.

［3］王正浩.分布式太阳能光伏发电的设计与住宅项目的应用现状［J］.智能建筑电气技术，2015（04）∶47-50.

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.19.034