金崇勇

隨著社會經濟和科技的發(fā)展，人們對電力的需求也越來越大，新能源發(fā)電得到了社會的一致認可。最近幾年，光伏發(fā)電技術獲得了巨大的進步，在微網中的應用也愈加廣泛。然而，在應用光伏發(fā)電的過程中，必須應用有效的控制措施來保證微網的正常運轉。

一、光伏發(fā)電技術

與傳統(tǒng)的水力發(fā)電和火力發(fā)電相比，光伏發(fā)電是一種發(fā)電過程更便捷、能源來源更多、毫無噪聲污染的高效環(huán)保發(fā)電技術。隨著科技和社會的進步，人們的環(huán)保意識和對能源利用效率的重視都達到了新的高度，光伏發(fā)電技術既能保證高效率的能源利用，又能做到環(huán)保無污染，是目前社會所迫切需要的先進發(fā)電技術，因此，光伏發(fā)電技術逐漸得到了非常廣泛的應用。然而，光伏發(fā)電技術依然存在一定的缺陷，在實際投入運行的過程中，應用光伏發(fā)電技術并不能很好的保證供電的穩(wěn)定性。光伏發(fā)電技術對于光照強度的要求比較高，同時諸如溫度一類的環(huán)境因素會對光伏發(fā)電造成較大影響，如果光伏發(fā)電設施周遭環(huán)境出現(xiàn)較大變化，就會導致發(fā)電功率發(fā)生改變，進而影響供電的穩(wěn)定性。光伏發(fā)電技術在應用于微網時，一般是由電力電子技術接口接入，這就使得光伏發(fā)電中并沒有慣量，也就沒有辦法應對負荷波動。負荷波動的存在，會影響發(fā)電系統(tǒng)的電壓和頻率，進而影響供電的質量。這些都是光伏發(fā)電技術在未來的發(fā)展過程中亟待解決的問題，而只要光伏發(fā)電技術持續(xù)進步和發(fā)展，就能夠在電網中發(fā)揮很大作用。

二、光伏發(fā)電問題

光伏發(fā)電系統(tǒng)由于發(fā)電原理和能源來源的原因，在運行過程中，會表現(xiàn)出一定的強非線系統(tǒng)的特征，而且發(fā)電特點也具有一定的隨機性和間歇性。光伏發(fā)電技術可以將太陽能轉化為電能，光伏電池作為光伏發(fā)電的核心元件，就是進行能量轉化的器件。光伏電池在工作過程中，很容易受到外界環(huán)境因素的影響，尤其是光照強度，光照強度的變化會直接影響光伏電池發(fā)電功率的大小，而光照強度通常是與天氣有很大關系。如果發(fā)電站當?shù)靥鞖鉃槎嘣?，隨著天空中云的移動，照到光伏電池上的光照強度也會不斷發(fā)生變化，這就會讓光伏發(fā)電的發(fā)電功率來回波動，對微網電壓和供電頻率的影響是非常大的。在光照強度變化非常大的情況下，光伏發(fā)電的功率變化有可能會直接造成發(fā)電系統(tǒng)整體的不穩(wěn)定，甚至崩潰，無法正常供電。而且，光伏發(fā)電功率在一定程度上會導致逆變器一直處于輕載狀態(tài)，容易引發(fā)保護裝置的啟動，導致電流諧波含量增多。光伏電池作為一種逆變電源，無法獨立完成能量的轉化和功率的穩(wěn)定輸出，這就讓光伏發(fā)電技術在應用過程中對微網造成一定的影響，導致電能質量的降低。因此，在光伏發(fā)電系統(tǒng)中，可以應用蓄電池作為光伏電池和微網的電能中介。在發(fā)電過程中，通過光伏電池轉化光能，為蓄電池充電，如果光照強度發(fā)生變化，則通過調控蓄電池的充放電參數(shù)，對輸出功率進行相應的補償。就目前的應用情況而言，光伏發(fā)電一般應用分布式光伏發(fā)電機，會受到光照強度較大影響，在發(fā)電系統(tǒng)中引入蓄電池將會是一個很好的選擇。

三、光伏發(fā)電微網控制策略

基于虛擬同步發(fā)電機的控制策略，可以保障光伏發(fā)電微網的控制有效性。微網是一種供電量更小的電網，不同于大規(guī)模電網，微網的發(fā)電設備主要是由分布式電源構成，而大規(guī)模電網則普遍采用同步發(fā)電機。在實際的發(fā)電過程中，由于分布式電源的容量小，往往需要應用多臺分布式電源來協(xié)同發(fā)電，這樣才能滿足更高的負荷需求，而發(fā)電器件數(shù)量的增多，自然會帶來操作程序的復雜化。光伏發(fā)電中，分布式電源的能量來源為太陽光，屬于自然能源，發(fā)電的功率會受到光照強度很大影響，穩(wěn)定性較低。而且分布式電源電抗能力比較低，如果發(fā)生問題，系統(tǒng)就很容易徹底停止運轉。對此，可以根據同步發(fā)電機的調頻調壓方法進行改良，在光伏發(fā)電的逆變控制過程中，加入同步發(fā)電機的算法，組合成虛擬同步發(fā)電機，然后在應用相應的控制器，就能夠達到穩(wěn)定輸出的效果。

基于虛擬同步發(fā)電機的光伏發(fā)電微網控制，主電路采用的是三相逆變電路，其算法模塊的設計來源于二階機電暫態(tài)模型，能夠比較精確的模擬出光伏發(fā)電中的轉子機械特性。而且，該算法模塊能夠同時模擬定子的電氣特性。在應用光伏發(fā)電技術時，系統(tǒng)中的電流互感器和電壓互感器能夠實時檢測濾波器中的電流和電壓，并把得到的信息反饋給功頻控制器和勵磁控制器，這兩部分器件再對信息進行處理，就能相關參數(shù)進行適當?shù)恼{整，保證逆變裝置的輸出處于平衡狀態(tài)，進而保證發(fā)電系統(tǒng)的平衡和穩(wěn)定。在這一原理中，濾波器的應用只會將高次諧波分量過濾掉，不會對基波分量造成影響。在光伏發(fā)電中，應用虛擬同步發(fā)電機結構，能夠使光伏發(fā)電設備正常的并網運行，并提供穩(wěn)定的電能輸出，保持供電質量，消除光伏發(fā)電對微網穩(wěn)定性的影響，提高微網供電的質量和穩(wěn)定。

科技水平的提高和進步，也讓微網技術和光伏發(fā)電技術不斷的獲得新的進展。在光伏發(fā)電微網控制得當?shù)那闆r下，分布式光伏發(fā)電設備也能夠在更多的情況下得到良好應用，大大提高并網發(fā)電容量。有關技術人員可以應用基于虛擬同步發(fā)電機的控制策略，設計能夠自主調控輸出參數(shù)的光伏發(fā)電設備，推廣光伏發(fā)電技術的應用。