具有电能质量调节功能的光伏并网系统研究进展

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摘要 在现今环境下，电力系统对于电能的质量具有了更高的要求。在此种情况下，积极研究光伏并网系统，在对电能质量进行提升的同时提升并网系统利用率成为了我国电力部门非常重要的一项工作。在本文中，将就具有电能质量调节功能的光伏并网系统研究进展进行一定的研究。

关键词：电能质量调节；光伏并网系统；研究进展；

1 引言

新能源开发是现今社会非常重要的一项工作，其中，以光伏发电为代表的分布式能源也在此过程中逐渐向着更大规模、并网的方向发展。由于其不确定性以及间歇性特点，光伏并网逆电器一般仅仅具有20%左右的利用率，且如果在应用中具有较为频繁的投切，也将在影响电网稳定性的同时对电能质量产生影响。为了对该系统的利用率进行提升、对电力系统电能质量进行改善，对新型光伏并网系统的研究则成为了现今行业人们非常关注的一项工作内容。

2 电能质量调节方式

2.1 谐波补偿

通过对APF以及光伏并网系统的分析与比较可以了解到，两者在控制以及结构方面都具有着较多的相似点，仅仅在电能的提供方面存在一定的差异。通过将APF同并网系统以统一的方式进行控制，则能够在对谐波问题产生抑制的同时对系统的利用率起到了提升的效果，且并不需要额外进行投资。经过深入的分析总结，具有有源滤波器功能的光伏并网系统的控制结构如下图所示：

图1

在上图中，光伏电池阵列以最大功率点跟踪的方式对并网有功电流指令信号进行获得，补偿信号提取单元在获得谐波电流指令信号经合成后得到并网指令信号以及逆变器工作驱动信号，以此对电能质量、光伏并网调节的目标进行实现。

2.2 并网指令信号合成

从图1中可以了解到，系统在对务工谐波指令信号检测完毕之后，则将其同有功并网电流信号一起在合成之后对并网电流的指令信号进行获得，在对光伏并网系统实现控制的同时对电能质量调节以及有功并网质量的调节功能进行了实现：

2.2.1 直接合成法

在具有源滤波功能并网系统中，其在实际运行中将电流指令信号同补偿指令信号的相位、坐标系等相关信息进行了统一，在相加后最终获得电流指令信号，这也是一种应用普遍的一种方式。以三相光伏并网为例，由系统中电网电压同有功电流是一种具有同步特征的正弦信号，在将三相正弦同调节器信号相乘后则能够对有功指令信号获得，在同补偿指令信号相加后获得最终的电流指令信号。

在部分研究中，直接在谐波检测模块对补偿信号同有功指令信号进行了合成。在该方式中，将有功电流信号在对有功基波分量加入后在对其实现坐标系变换，该变换结果同补偿信号在检测、合成后具有基本相同的实质。在对两种方式进行比较后可以了解到，前者在操作中需要进行乘法运算，而后者在计算中仅仅加入一条加法指令即可。对此，将有功分量结果同检测电路进行结合之后则能够起到对程序运算量减少、简化控制结构的效果。

2.2.2 负载辨识合成法

在系统运行中，如果电端负载类型存在差异，其所产生的谐波以及无功影响也存在着一定的差异。为了对光伏电网逆变器容量进行充分的录用、在对系统响应速度进行提升的同时对无功电流、负载谐波的补偿进行实现，则可以根据类型以及负载情况对相应控制方式进行应用。在基于负载辨识的合成方式中，在操作中首先需要对负载的轻重进行判断，如果判断为轻载，则由光伏并网系统对谐波电流以及负载基波进行提供，在该种方式下，则将对谐波检测环节进行节约，以此对整个系统的响应速度起到了较好的提升效果。而如经过检测为重载，则将对谐波以及务工信号进行提取后进行判断，看其是否超出了逆变器额定电流余量。而如果其处于允许范围以内，则可以将有功信号同指令信号进行直接的合成。如果其超出了允许范围，则需要使用两种方式对限幅控制进行实现：第一种为电流钳位算法，主要用于非线性负载；第二种为幅值标算法，主要应用在线性负载当中。在该种方式中，其通过对负载功率的计算，在对负载类型辨识之后获得电流信号，以此使系统在工作中同时对补偿务工同光伏并网、无功谐波同有功并网等状态进行实现。

2.3 电能质量调节需要注意的问题

在光伏并网系统运行中，天气环境对其功率变化具有较大的影响，且在同一地区中，其在变化方面也具有较为明显的周期性。对此，在实际系统建设中，则需要提前对该地区进行长时间的数据采集分析，在对其变化情况进行预测的基础上对电能质量进行调节，进而获得更为理想的效果。

除了天气环境之外，负载情况也会对系统电能质量的调节效果产生较大的影响，在不同时段以及地区，接入电网会具有着不断变化的负载。当不同类型负载如不平衡负荷、冲击性负荷以及非线性符合对电能质量产生不同方面影响时，对于不同电能调节对象则需要选择针对性的控制与补偿方式。在系统运行中，将太阳能在转变为功率后输送到电网是最为关键的一项原则，对此，在对该系统进行应用、对电能质量进行改善时不可避免会因为目前控制方式以及拓扑结构等方面的限制而对电能质量内容的调节性产生影响。此外，系统的额定容量是有限的，在有限的容量中对有功并网进行优先实现的同时，剩余容量同负荷轻重的匹配程度也会对调节效果产生较大的影响。

此外，经济成本以及系统类型也是需要重点考虑的因素，在新增拓扑时，需要对当地的电能质量相关情况进行充分考虑，如果地区具有较为严重的电压暂降问题，则需要对并网系统结构做好拓展。可以说，在系统建设中，都需要联系实际情况对上述相关因素做好考虑与规划，在保证系统运行质量的同时尽可能降低运行成本。

3 结束语

光伏并网系统是目前电力行业研究的重点，在上文中，我们对具有电能质量调节功能的光伏并网系统研究进展进行了一定的研究，具有一定的研究价值以及借鉴意义。

参考文献

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