电气自动化在集中式并网光伏电站中的应用

王同信

摘要：随着现代经济的高速蓬勃发展，可持续发展这一理念逐步走进了大众的视野，并且得到了人们的高度重视。太阳能这一资源具有着环保、安全、可靠的显著优点，在未来的电力供应体系中具有着不可替代的作用。加强对光伏发电系统的研究与应用，有利于缓解目前电网存在的部分压力。本文主要对光伏发电原理及其并网形式的特点进行了简要的探析，主要对集中式并网光伏电站的运行方案及相关技术进行了一系列的研究。

关键词：电气自动化;光伏电站;集中式;并网形式

前言

化石能源的大量使用不仅给环境带来了巨大的压力，在一定程度上也具有着价格高、不利于获得可观经济利益的缺点。就目前来说，开发利用可再生资源，减少化石能源的使用是越来越多企业目前重点关心的问题。近几年来，我国对于节能环保的提倡力度持续加大，相关政策与法律法规也都向节能环保这一方向倾斜。开发多元化的能源，加强新能源的利用是世界各国目前高度关注的一个问题，对能源体系进行合理调整，加强绿色能源的开发利用，只有做到这样才能够真正减轻化石能源目前所带来的不利影响。光伏发电的使用量正在逐年增长，其显著的优势与特点也逐渐被大众看到，而光伏电站大多数建设在偏远山区，建筑面积大，巡视操作及极为不便，为了提高效率，近年光伏电站逐步实现自动化远程监视及操作。

一、光伏发电原理以及并网形式的主要特点探析

光伏发电系统并网并不是随便就可以实现的，要先实现逆变器输出正弦波电流的频率和电网的电压频率要达到一致，其次其相位也要相同。集中式并网与分散式并网作为光伏发电并网形式的两种主要类型，其各自有着不同的特点。集中式并网可以实现电能的直接输送，顾名思义，它可以把需要的电能直接输送到电网当中，然后再由大电网对电能实现统一调配管理，分送给需要的用户，这种形式于规模较大的光伏电站并网来说较为适用，一般设置的离负荷点距离较远。对于分散式并网来说，它又可以被称作分布式光伏发电并网，其主要特点是：电能可以被直接的分配到用电设备上，多余的电力资源还可以通过大电网对其进行相应的调节。这种方式比较适用于规模较小的光伏发电系统。集中式光伏电站与分散式光伏电站相比较，其需要的占地面积较多，并且前者对于光照资源有着更为严格的要求，对电网质量要求较高。就我国目前的光伏电站发展情况来说，大部分的并网光伏电站具有较为完备的自动化系统，逆变器作为并网光伏电站一类至关重要的设备，就其目前的技術发展情况来看，逆变器已经具备较为完备的自动检测功能，并且还可以实现自动停启。对于规模较大的并网光伏电站来说，其具有的逆变器的数量较多，所以逆变器的运行必须要根据电网电压以及频率进行确定，有时还要参照电网的相位角，实现对并网的自动跟踪与检测，还能够实现自动停止运行。综合自动化后台也是并网光伏电站自动化系统的重要体现。综合自动化后台主要是把逆变器、光伏汇流箱等设备的各种参数，利用通信通道，将其在后台进行整合处理，便于维修人员及时查看数据信息，针对故障问题制定合理的解决方案。除此之外，光功率预测系统也是并网光伏电站自动化的重要体现，它可以根据近期的天气预报值，制定近期的发电计划，根据天气的变化确定光伏负荷，进而对其实现严格的把控。

二、集中式并网光伏电站的主要运行方案及其相关技术的研究

2.1孤岛效应的相关研究

当供电系统出现问题时，不得不进行停电维修，这就会使用户的用电受到影响，有时供电系统会因为发生事故，进而引起跳脱，用户侧的光伏并网发电系统就极其会和附近的负荷形成一个电力企业不能够严格把握的供电孤岛，不仅会给专业的检测人员带来一定程度的危险，还会影响用户的用电安全。孤岛效应的产生会给整个电网系统带来许多不可估量的损失。孤岛效应对负荷和电器设备以及周围的人身安全都会造成一定程度的危害，当供电系统存在缺陷，且供电质量不高时，还会使用电设备发生不可逆的损坏。当电网恢复的时候，光伏发电系统会实现重新并网，但是其相位不能够与电网实现同步化，进而会产生较大的冲击电流。由此可见，对孤岛效应实行预防并且采取防孤岛保护是十分必要的。对于防孤岛保护，我们可以分为主动和被动两种形式，被动式防孤岛保护目前存在的缺陷是：负荷和逆变器的输出功率与孤岛的匹配程度较低，主动式防孤岛保护需要有一定的干扰，但是这种保护方式存在一定的局限性，充分考虑两种保护方式的优缺点，当电网发生失压情况时，防孤岛效应保护必须要立即开始动作，并且切断与电网的联系。

2.2最大功率点跟踪（MPPT）技术

在实际应用光伏发电系统过程中，最大功率点跟踪技术比较常见的应用方式有以下两种。

第一，扰动观察法。利用该种方式下，能够将最大功率点的范围有效找出，为更好的进行功率整体的跟踪工作提供理论依据。

第二，电导增量法。利用该种方式，能够将光伏列阵中曲线的发生规律进行准确标记，借助曲线作用上，能够求出一定阶段下功率的最大值。

2.3 AGC/AVC主要功能相关研究

在光伏电站中，光伏自动发电控制（光伏AGC）接收来自调度指令或电站本地内的有功需求，并按照制定好的控制策略分配给光伏电站内的逆变器，逆变器根据分配出力值，实时调节出力，从而实现整个光伏电站有功分配和调节，维持光伏电站高压侧电压接近目标值光伏自动电压控制（光伏AVC）接牧来自调度的并网点电压目标值，通过控制策略实时调节并网逆变器、无功补偿设备（SVG/SVC）的无功补偿值或变电站升压变压器的分接头进行光伏电站内的整体无功补偿，从而使并网点电压处在正常运行范围内。

结束语

简而言之，太阳能光伏发电技术是目前一项技术含量较高，并且绿色环保的新能源技术，太阳能的开采不受地域条件的限制。光伏发电作为一项绿色可再生的新能源发展形式，其快速发展不仅缓解了化石能源带给环境的污染，还在一定程度上改变了人们的生活方式。光伏发电与传统的发电形式相比较，其安全性更高，且绿色环保。太阳能作为一项取之不尽、用之不竭的自然能源，对其进行科学合理的利用，不仅可以解决能源短缺、环境污染问题，还能够实现更为可观的经济效益。

参考文献：

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