大型光伏电站并网特性及其低碳运行与控制技术

◎陈子剑

大型光伏电站并网特性及其低碳运行与控制技术

◎陈子剑

由于化石燃料的大量消耗造成的温室效应是目前全球最为关注的环境问题，为了有效改善能源消耗而造成的环境问题，我国大力倡导基于太阳能、风力等可再生清洁能源而开发的发电技术的广泛应用，并为电站的低碳运行提供一定的贡献。本文结合大型光伏电站并网特性来分析低碳运行与控制技术，光伏电站的主要发展趋势就体现在规模化与并网特性上，在一定程度提升了光伏电站的运行效率，拓展并网的容量，让光伏电站实现低碳运行。

现阶段，自然环境的严重污染与能源的匮乏问题是社会的关键问题，尤其是由于化石燃料的大量消耗而造成的温室效应是全球最为关注的环境问题，全球各个国家在各行各业的生产上都大力推行低碳战略。

根据我国低碳发展战略显示，与2005年相比，2020年的国民生产总值中二氧化碳的排放量要降低40～50%。众所周知，二氧化碳排放的主要来源就在与电力行业的生产中，因此，为了能够遵守节省能源的政策要求，电网应当提倡节省能源、提高效率、减少排放的发展标准，推动基于新能源的生产技术的应用与发展。光伏电站在推动电力产业节能、低碳的整体发展上产生着关键的影响，因此，在倡导新能源技术在电站中的应用，一方面要注重发电侧效率，同时要确保到电站运行的高效性与安全性。

大型光伏电站并网特性分析与低碳运行

大型光伏电站并网的基本结构。光伏电站并网结构可以划分成单级结构与双级结构，其中单级结构是把光伏电站中向外输出的直流电在DC/AC装置上直接转变成和电网中的电压有着相同的幅值和频率的电能，两级结构是把光伏电站中向外输出的直流电在DC/AC装置上提升电压，之后在二级装置上转变成指定的交流电，并实现并网。

对于大型光伏电站而言，因为自身容量的扩大，在控制系统上就存在一定的难题，因此，为了能够提升生产效率，并且在一定程度上减少电能转换过程的耗能，在结构的选择上通常都是单级结构。

在针对光伏电站并网特性的研究过程中，DC/AC逆变器是重要技术之一，合理的设计能够有效提升发电技术的运行效率，并减少能源消耗，从根本上改善光伏电站并网电能的整体质量。目前，逆变器控制策略的新要求是改善大型光伏电站对电网运行产生的问题，比如是鼓捣效应、电压闪变以及低电压能力障碍等问题。由于逆变器可以控制有功功率，并补偿无功和谐波电流，才能够在一定程度上弱化大型光伏电站对电网产生的负面影响。

此外，由于目前大多数大型光伏电站是运用的单级并网结构，因此在两级并网结构中，逆变器中对最大功率点跟踪与控制的基本功能要在其运行中充分展现。因此，大型光伏电站并网对逆变器的控制模式提出了较高的要求。

大型光伏电站的低碳运行。低碳运行是指电能生产与电力二氧化碳排放量的限制同时进行合理的调度，是智能化电网运行中的一种模式。运用光伏能源完成发电是低二氧化碳排放的一种可再生清洁能源，因此，较为理想的发电状态应当是在并网过程中，让光伏电站承担最大的发电任务，而为了在并网中实现低碳运行，就要实现光伏发电的合理调度，这就要求运用到能源储存系统。其中包含了光伏电站生产的电能、电池中储存的电能、光伏电话需要向外输送的电能以及电网的电能，当电网的电能低于电池电能与向外输送电能相加之和的时候，储能电池就会呈现出充电状态，将多出来的电能进行储存，而当其高于储能与输送电能的相加之和的时候，储能电池就会呈现出放电，从而确保光伏电站可以提供充足的清洁能源。大型光伏电站的低碳运行的基本流程，通过合理的调度方式来确保大型光伏电站运行的安全性与稳定性。

大型光伏电站逆变器的控制技术

本文主要针对逆变器多模式控制技术与有功功率控制技术进行研究与分析。

逆变器多模式控制技术。逆变器多模式控制是对电流实现有效的控制，和无功以及谐波电流的补偿控制、有功功率控制在本质上是相同的，能够运用测量、转变等不同的方式来获得参考电流值，并且可以和实时测量到的三相输送的电流值进行对比。逆变器多模式控制的主要目的是让光伏阵列在受到周围环境的影响下依然能够完成最大功率的输送，提升光伏发电技术的运行效率。大多数情况下，逆变器多模式控制方式会选择导纳增量法，其自身具备了较高的准确性，并且在自然环境出现快速变化的情况下依然能够展现出优良的跟踪性，因此备受关注。

有功功率控制技术。在电网中，常见的问题就是电压突然出现下降，如果光伏电站缺乏低电压穿越能力，那么在电网出现问题的时候就会与电网分离，从而导致电网发电的大量损失，因此，光伏发电技术要在并网结构的逆变器上增加有功功率控制技术，让其在出现问题的时候加强低电压穿越能力，并对电网电流的注入采取有效的控制措施，而在电站正常运行的过程中能够合理调节电流频率，并对整体结构产生保护作用。

在各种新型能源中，光伏发电技术凭借自身的环保性、安全性以及无噪音等优势获得了快速的发展，并发展较为成熟。现阶段，光伏电站的发展趋势呈现出的并网特性与规模性，都在一定程度上提升了运行效率与容量，从而保障大型光伏电站的低碳运行。我国地区已经成功建设了10MW以上的大型并网化光伏电站，且数量超过了100座，目前为止依然在进一步研究并建设100MW的光伏电站。由于光伏发电容量的增加，突显了给电站运行产生的负面影响，以往被忽视的影响因素也成为了亟待改善的主要问题，因此，本文对大型光伏电站并网特性以及低碳运行与控制技术的分析是非常有意义的。

为了实现发电产业的低碳战略，我国大力推行太阳能、风能以及光能等新兴可再生清洁能源，而光伏电站并网特性与大规模化是发展的主要趋势。光伏发电的输出在极大程度上会受到环境的影响，因此，会具有较为显著的随机性与不稳定性，而在各种环境下光伏电站输出特性的相关研究有非常重要的作用。此外，由于光伏电站容量的逐渐扩大，以及加强光伏电站并网过程中的供电能力，就要注重大型光伏电站对电网产生的负面影响，通过逆变器的优化与控制来加强对光伏电站的控制，促进光伏发电技术的快速发展与应用。

（作者单位：安徽省电力公司淮北供电公司）