分布式光伏发电系统的并网技术应用

李琼

摘 要：本文从分布式储能光伏的并网协调控制技术的应用探讨，以期优化分布式储能模式，实现并网环节对于能源的优化利用。

关键词：分布式光伏;并网发电系统;控制技术

引言

分布式光伏并网环节，由于需要利用储能技术，应用该技术应用可能受到环境因素影响，导致并网环节存在功率波动，不平衡的波动能够影响电网运行安全。储能单元属于对于风能和光能暂时存储重要装置，能够将系统电能吸收，且电能释放也较为灵活，维持再生能源并网阶段功率平滑。可再生能源处于孤岛运行状态时，通过储能单元就可自动完成系统功率缺额的调节，维持电压、频率等稳定性。

1.控制系统硬件

按照分布式光伏并网系统控制需求，选择硬件电路，系统控制重点参数内容如下：

（1）大电网的额定功率运行标准为 50Hz; （2）大电网的频率偏差在 ±0.5Hz; （3）光储系统存在的电压偏差应该不超过 5%; （4）光储系统内三相电流的斜波要求应该在 5% 内;（5）光储系统的直流侧电压处于 300～800V 直之间。由于硬件系统属于分布式储能光伏并网基础系统，电路组成部分有主要电路，还有采样、控制、驱动等电路，并网运行阶段，能够采集电网实时电流、电压，还能明确储能单元荷电状态，下文使用“SOC”表示，在控制电路当中生成启动信号 （PWM），使变流器产生动作，完成对系统控制。分布式光伏系统运行阶段，变流器驱动环节，驱动电路需要借助反激式方式完成，维持变流器正常运行。运用反激式驱动，需要先采集系统信号，按照硬件功能需求而展开，采集信号能够为硬件模块提供算法数据。信号采集阶段，为了确保数据精准，还需要对电流、电压等信号采取处理措施，使其能够经过隔离电路，进而完成高电压、电流信号向低电压、电流信号的处理，生成电压、电流等信号能快速进入 DSP 芯片当中，辅助控制过程顺利进行。

2.控制电路设计

在分布式光伏控制线路中，应该注意母线电压的合格率，应该达到指标要求，这样采集的母线电压数据才能处于合理范围之内。对于电流信号进行采集，需要利用芯片运放采样电流，保持运放阶段电流信号可满足 ADC 芯片电流要求。电流、电压等采集线路设计完成以后，还需要对于系统采取保护设计，具体包括欠电压、过电压、过电流等保护设计。本研究根据分布式光伏电网系统协调运行这一要求，完成保护电路的设计，为了保证电路能够平稳运行，可设计电源电路。按照电力电子原理可知，当 IGBT 电路栅极受到正向电压冲击，并且产生触发脉冲时，那么驱动电路就会导通。驱动芯片通常选择具备欠压保护、电压检测多种功能的产品。除此之外，还可以利用CAN 总线对于分布式控制、串行通信之间的通信网络采取实时控制措施。

3.控制软件设计

控制系统利用 TMS320f2812 作为核心芯片，融合微机控制、DSP 等技术特点，因此控制能力强，对于复杂算法能够有效处理。利用分布式储能并网系统展开软件设计，设计内容包括 DSP 程序框架、主程序、中断子程序等。第一，主程序的设计作为基础内容，需要在系统正式运行以前完成各项初始化操作，对于不同控制模块工作模式进行设置。系统启动之时，需要先将内部中断关闭，之后开始初始化操作，完成以后中断开启，等待中断端信号，如果系统内存在该信号，那么可按照中断优先级别、类型等自动进入子程序控制当中。主程序控制整个流程，中断子程序有三个，一是 ADC 中断，二是保护中断，三是外部中断。ADC 中断主要负责 AD 转换、检测畸变量、输出PWM算法等，保护中断的功能。系统如果出现故障，能够快速将脉冲封锁，并且将 PWM 输出停止;外部中断是在同步坐标发生变化时，能够对于初始相位展开校对。

4.系统控制流程

ADC 中断控制流程需要按照分布式光伏并网系统运行特点，利用 DSP 内 AD 采样引脚，实时获取电压、电流等信号，之后利用固定算法，获得 PWM 脉冲、指令信号等，以此对于变流器进行驱动，产生有功功率。当中断服务程序开启以后，应该先将中断关闭，后对采样信号进行读取，之后按照协调控制这一算法，将系统的功率缺额计算出来，最后利用协调控制，保证系统能够稳定运行。保护中断程序运行期间，如果系统出现故障，那么就会将脉冲封锁，确保系统能够处于环境下运行。如果系统内部存在故障，那么就会发出指令，将 PWM 输出信号停止，以免系统当中存在过高电流，冲击开关，导致功率开关受损。AD 转换结束之后，对于其采集数据进行读取，之后对系统故障加以检测，如果故障存在，那么就要将脉冲封锁，否则系统就会持续运行。

外部中断主要通过变换同步坐标完成初始相位的校对，和系统控制准确度有直接联系。系统运行阶段，中断尚未开始时，就可以对相位校准，若没有发现错误，那么就可继续计算，如果发生错误，那么可自动校正，之后将中断标志清除，并退出中断。

5.控制策略验证

分布式光伏并网系统控制实验环节选择电网参数为电压AC380V，电流 200A，频率 50Hz。电池使用磷酸铁锂型，每个电压为 3.2V，容量 10kWh。逆变器处于并网下，为三相四线制，输出功率 50kW，额定电压 380V，额定频率为 50Hz;离网模式下，额定电压为 380V，输出频率为50～60Hz。直流电压 350～850V，直流纹波在 5% 以内，稳压精度在 ±1%，转换效率能够超过 95%。选择多晶硅组成的光伏发电系统，其中额定功率 10kW，额定输入电压 640V，电压变化区间在 200～800V，逆变启动的电压是120V，最高直流功率为 13000W，通过分布式储能的并网系统控制系统运用，对于控制策略加以验证，检验过程，储能放电使用光伏负载 SOC（70～85%），充电利用 SOC（15～30%） 和 SOC60%，对于控制策略实效进行验证。利用实验平台，其光伏列阵的有功功率输出为 2kW，负载侧的功率 1kW，实验过程可按照时间的变化转换投切，控制交流侧的输出电压为 380V，利用交流母线对于光伏发电、储能系统进行并联，之后和大点网络进行连接，在负载一侧需要利用阻值可调节电阻箱。实验区域（街）的容载量 30MW，而园区容载量 1MW，二者之间未设置隔离变，所以，实验环节还需要增设 IT 及 Delay 环节，以便将电池本身存在的问题导致 SOC 出现不稳定变化的问题消除，确保实验过程 PCS 功率具有连贯性，以免 SOC 突变对于实验数据产生影响。

结语

总之，经上文分析，将储能单元作为控制基础，对于储能单元控制策略展开研究，探讨分布式储能并网系统的控制要求，对于分布式光伏的并网发电系统展开协调控制，控制系统调控有效，期待为后续分布式光伏储能并网发电系统之间的协调控制提供实践支持，实现安全并网，让电网生产更加安全。

参考文献

[1]邹焱言 . 探究小型并网发电系统控制策略 [J]. 电气传动自动化 ，2020，42（04）：46-48.

[2]陈忠涛 . 电力电子化电网中的有源谐波补偿方法研究 [D]. 電子科技大学 ，2020.B3CC45A4-3A77-4F79-B31B-5B31B9A5AD63