电气自动化在集中式并网光伏电站中的应用及发展

郭冬军

江西省水投能源发展有限公司新能源运维分公司/分宜县陆辉光伏发电有限公司 江西新余 336600

随着信息化社会的不断发展，对于太阳能光伏发电系统的研究在不断的深入。电气自动化在集中式并网光伏电站中的应用，不仅改善了传统太阳能系统利用效率低下的缺点，还提升太阳能光伏系统的稳定性，从而促进太阳能光伏系统的发展。

1 光伏发电原理和并网形式及特点

太阳能发电不仅有效的改善了传统发电形式的缺点，还符合现代的可持续发展政策。目前大多数的发达国家都将其作为主要的发电方式进行供电，在政府的重视下，逐渐的形成可太阳能发电企业。在光伏发电系统中，电力能够通过中低压配电网接入互联特超高压大电网，这就是光伏发电系统并网的最重要的特点。光伏发电系统并网使用的基本条件是逆变器输出之正弦波电流的频率和相位与电网电压的频率和相位相同。光伏发电系统并网的开展形式主要有两种，分别是集中式并网和分散式并网。集中式并网主要是将其用在大型光伏电站并网，电力传输距离较远，通常是在荒漠区域使用这种电力传输形式。这种电力传输形式的特点是能够将产生的电能都集中在大电网中，然后通过大电网的系统对各用户进行供电，这种电能传输形式是单向的，所以电力传输更加稳定。分散式并网又被称为分布式光伏发电并网，主要的特点是能够将太阳能光伏系统产生的电能分配到用电负载上，多余的电能将会通过大电网进行调节，这种电能传输形式在电能传输方式中具有双向的方式，比较适合较小规模的光伏发电系统，主要使用的区域是城区，尤其适合于城市建设中的光伏系统。集中式光伏发电站对于设备要求较高，并且需要较多的光照时间[1]。

2 集中式并网形式的系统特点

集中式并网形式的主要自动化系统有：（1）逆变器自动检测功能和自动启停功能。逆变器是集中式并网系统中的核心设备，具有的自主功能多，在系统中具有较多的台数，在实际的应用中能够根据电网中、角频率、相位等变化进行变化，实现自动启停功能。（2）综合自动化平台；这个平台可以让管理人员更加直观的发现运行中的问题，并且能够将运行错误记录下来，方便修正。（3）功率自动控制系统；这个系统的主要特点是能够根据电网的实际需求进行自动调节光伏电站的有功功率输出。（4）电压自动控制系统；使用特点是能够结合光伏电站的无功补偿装置，自动调节光伏电压，，保证并网线路的电压的稳定。（5）光功率预测系统；能够与天气预报相结合，及时的探知到未来两天的天气信息，将数据同步到光伏发电系统中，调节光伏负荷电能的输出，从而有效的控制光伏发电系统[2]。

3 电气自动化在集中式光伏并网发电系统的应用及发展

3.1 两级式光伏发电系统的总体控制策略

光伏并网发电系统能够自动的检测系统内部的光伏储能电池，这类电池通常将电压和电流按照正常频率进行输出，或者是对电压和电流进行处理然后在输出到数字信号处理技术中，然后对电能进行数字滤波处理，保留高频部位，去除低频部位，最后将其输出为最大功率点，方便后期的系统跟踪。发电系统需要对直流母线的电压进行检测，电能在经过数字滤波处理后，需要检测其与直流母线内部电能的差值，如果出现较大的差值时，需要电压调控器进行调节，保证直流母线中的电压处于稳定状态。电流指令信号是电流幅值与电流的正弦信号相乘得出的，并将其结果与数字信号处理后的数值进行对比，将其差值控制在0.1范围内，是两级式光伏发电系统的总体控制策略[2]。

3.2 孤岛检测技术

电气自动化在集中式光伏并网发电系统的应用中主要应用孤岛检测技术，这种技术主要的应用方式有两种，分别是主动式和被动式。被动式检测孤岛效应的方式有两种：（1）通过对传输电压的变化进行判断；（2）判断与电网公共结合点出的电压频率的变化情况。主动式检测判断孤岛效应的方法主要是人工方法，将出现异常的电压信号进行检测，然后在出现异常信号的区域进行细致检测，找到出现孤岛效益的区域，对其进行修正。在实际的光伏电压系统中，主要检测孤岛效应的方式是将主动式和被动式结合使用。被动式中最常用的方法是过压法和欠压法，主要的检测电压频率的变化情况。通常是检测前期和后期某一区域的电压频率的变化情况，判断此区域是否出现孤岛效应。不过采用这种方法会出现检测盲区的情况，对光伏逆变器并网处连接的负载出现电压频率变化时，会与正常的电压频率变化相似，所以不能得到准确的判断。主动式保护法主要采用的是主动频率偏移法。主要的工作原理是可以人为的调节注入电网电流的频率，要控制好调节的幅度，防止影响发电系统的整体频率；光伏发电系统在使用过程中，需要定期的检测公共耦合点电压和频率，保证其上下幅度符合规定的要求。如果光伏发电系统运行过程中出现问题时，公共耦合点电压和频率会出现较大的浮动，所以需要进行人为的扰动，来使其变为正常的幅值。光伏电网系统的基准值就会以变化后的数值为基准，在进行叠加一定的扰动，然后重复此操作，这样就会使公共耦合点的电压频率超过并网检测的标准，从而形成孤岛保护。

3.3 电气自动化在集中式并网发电系统中的安全保护技术

在电气自动化集中式并网发电系统运行时，采用防孤岛保护方法可以对其起到主要的保护作用，在实际的应用中，要对发电系统的负载数据进行详细的分析，并且要及时的预测出光伏发电系统出现异常情况的区域。还能对发电系统中的逆变器进行控制，从而起到保护发电系统的作用[3]。

综上所述，太阳能光伏发电技术是一种新型绿色、可持续发展的供电技术，需要政府重视光伏并网的发展方向。电气自动化在集中式光伏并网发电系统的应用及发展，不仅改善光伏发电系统的缺点，还提升光伏发电系统的供电能力。