微电网光伏发电系统控制与稳定性探析
最后更新时间：2024-02-19
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论文导读：perience,adetailedexplanationofthepowergrid(pv)powersystemofthedefinitionandcharacteristics,thepowergrid(pv)powersystemcontrolmodeandthepowergrid(pv)powersystemofhighstability,etc.【keywords】:powergrid(pv)powersystem;Control;stability一、引言
【摘要】:微电网光伏发电系统能够较好地解决能源短缺、输送效率低、环境污染等难题，是21世纪新兴发展又必将大规模使用的技术，是衡量一个国家综合国力的重要指标。本文将结合笔者的实践工作经验，详细阐述微电网光伏发电系统的定义和特点、微电网光伏发电系统的控制方式以及微电网光伏发电系统的高稳定性等。
【关键词】：微电网光伏发电系统； 控制； 稳定性
【 abstract 】 : the power grid (pv) power system can well solve the energy shortages, conveying the efficiency is low, the environmental pollution problem, is the 21 st century new development and will use technology mass, is the measure of a country's comprehensive power important index. This paper based on the author's practical experience, a detailed explanation of the power grid (pv) power system of the definition and characteristics, the power grid (pv) power system control mode and the power grid (pv) power system of high stability, etc.
【 keywords 】 :power grid (pv) power system; Control; stability
一、引言
随着社会经济的迅猛发展和人们生活水平的提高，能源问题成为阻碍经济进一步发展的最大因素，开发新能源与挖掘可再生能源是当今社会的一个研究热点。在此背景下，微电网光伏发电系统应运而生，它为解决能源危机提供了高效实用的途径。微电网光伏发电系统是采用的清洁无污染的、无噪声的、可再生的太阳能，这种系统能够很好的解决分布式发电系统中的大规模接人的难题。因此，这是一种比较理想的能源形式并且具有十分巨大的发展空间。
微电网光伏发电系统可以同时满足多种电能质量的不同要求，也可以提高供电的稳定性和可靠性，是对现在大电网的一个优化和升级。国外的微电网光伏发电系统已经得到了较好地发展，而国内的研究工作刚刚起步，本文将具体阐述微电网光伏发电系统的一些相关技术，为今后微电网发电系统的发展提供依据。
微电网光伏发电系统的特点如下：
源于：毕业论文理工www.7ctime.com
（1）各发电系统独立性高，每一个使用单元可以根据自己的需求自行控制，这样就可以避免大规模的停电事故，能够较好的保证安全性和可靠性。
（2）在输送配电时损耗较低，并且不需要建设配电站，大大的减少了成本，也节约了土建面积和费用。
（3）微电网光伏发电系统能够快速启动，具有靓号的调峰性能，同时使用简便、维护简单，使用周期长。
（4）微电网光伏发电系统使用的是绿色能源，安全、清洁、无噪音、可再生、分布广、易获得、成本低、方便使用等。
（5）微电网光伏发电系统具有较小的体积、轻便的质量、简单的结构，容易安装，易于运输，修建方便等。
第二，微电网光伏发电系统的网络拓扑结构。根据地区绿色光能的分布随机性、可用性、可负荷性、可预测性等提出光伏发电系统的网络拓扑。
第三，微电网光伏发电系统的并网控制。控制微电网光伏发电系统的能量来源以及变流器的并网，严格控制并网时候的相互耦合以及协调问题，并且提升无盲区孤岛检测法和防伪孤岛检测技术。
第四，微电网光伏发电系统的能量管理。优化不同运行方式下的发电单元、用户负载和储能单元，以满足安全性、可靠性、质量性、经济性的运行要求。
第五，微电网光伏发电系统安全性和可靠性。仔细详细分析每一个独立单元的稳态和动态特性，合理控制直流分量的注入、漏电和孤岛问题。
微电网光伏发电系统控制策略主要从以下三个方面控制：
（1）联网运行模式中光伏发电系统控制策略。采用最大功率点跟踪控制技术（MPPT）对光伏发电系统进行控制，常用的方法有：恒电压法、电导率增量法、扰动观察法和模糊观察法等。其原理是通过监测光伏电池实时输出功率，然后通过改变阻抗来实现输出最大功率，能够保证光伏电池持久的最大输出功率状态。其中扰动观察法凭借简单的算法、较少才参数和准确的结果成为当前的常用方法，主要是通过反复的改变和扰动光伏电池的输出电压，并检测出相应的电流，然后计算出当期的功率，通过观察、对比、分析，然后做出调整，实现功率的最大输出。【4】
（2）微电网光伏发电系统孤岛运行模式控制策略。首先扰动空占比，测量出当前的功率，然后与扰论文导读：，第一级采用DC/DC控制，起到升压作用和维持最大功率，第二级采用DC/AC控制，作用是将第一级的直流电压转变为同频的交流电，然后入网。这种控制方法可以较大范围维持电压和功率在可控制范围内，主要是通过改变负载的变化和光照的强度来实现控制的。【5】微电网光伏发电系统的稳定性是受多方面影响的，例如：太阳辐射度、日照强度
动前的功率以及参考功率作对比，对不正确的运行，采用限功率控制方法加以调整，一般是对光伏电池逆变器采用下垂特性V/f方法控制。
（3）微电网光伏发电系统直流侧电压控制。直流侧电压控制是以微电网光伏发电系统功率平衡为目的，即实现输入和输出功率的平衡。将光伏电源输出的最大功率作为有效功率的参考，采用MTTP的输出模式，最终实现直流侧电容电压的运行稳定。
微电网光伏发电系统现在多采用电网电压前馈和电流跟踪技术控制，即为二级控制，第一级采用DC/DC控制，起到升压作用和维持最大功率，第二级采用DC/AC控制，作用是将第一级的直流电压转变为同频的交流电，然后入网。这种控制方法可以较大范围维持电压和功率在可控制范围内，主要是通过改变负载的变化和光照的强度来实现控制的。【5】
微电网光伏发电系统的稳定性是受多方面影响的，例如：太阳辐射度、日照强度、电压输出、环境温度、发电量等等。只有充分考虑这些影响因素并加以严格控制，才能保证系统运行的稳定性、安全性和经济性。
五、结语
微电网光伏发电系统较好地解决了分布式发电与大电网两者之间的接入问题，使分布式发电的各项优势得到了充分的发挥，同时也给每一个用户单元带来了多方效益。这种系统是与我国可持续发展的战略目标相符合的，也能较好的适应我国的电力发展方向和发展需求。
节能与环保是当今时代的主题，也是促进微电网光伏发电系统发展的强劲动力，与传统发电方式相比，微电网光伏发电系统具有更高的安全性、环保性、经济性、可控制性、可再生性和高质量性。因此，加大微电网光伏发电系统的研究力度和使用范围是解决能源危机的有效途径之一。
【参考文献】
王成山，肖朝霞，王守相.微网中分布式电源逆变器的多环反馈控制策略[J].电工技术学报，2009，24(2):100-107.
BARSAL15，CERAOLOM，PELACCHI P. Control techniques of dispersed generators to Improve the continuity of electricity supply[C].Proceedings of Power Engineering Society Winter Meeting:Vo12，Jan27231，2007，New York，N Y，USA:7892794.
[3] 丁明，杨向真，苏建徽.基于虚拟同步发电机思想的微电网逆变电源控制策略[J].电力系统自动化，2009，33(8):89-93.
[4] Lasseter R H.Mierogrids.2002 IEEE Power Engineering Society Winter Meeting. New York，
USA: 2002.
[5] 张尧，马皓，雷彪，何湘宁.基于下垂特性控制的无互联线逆变器并联动态性能分析[J].中国电机工程学报，2009，29(3):42-48.
【摘要】:微电网光伏发电系统能够较好地解决能源短缺、输送效率低、环境污染等难题，是21世纪新兴发展又必将大规模使用的技术，是衡量一个国家综合国力的重要指标。本文将结合笔者的实践工作经验，详细阐述微电网光伏发电系统的定义和特点、微电网光伏发电系统的控制方式以及微电网光伏发电系统的高稳定性等。
【关键词】：微电网光伏发电系统； 控制； 稳定性
【 abstract 】 : the power grid (pv) power system can well solve the energy shortages, conveying the efficiency is low, the environmental pollution problem, is the 21 st century new development and will use technology mass, is the measure of a country's comprehensive power important index. This paper based on the author's practical experience, a detailed explanation of the power grid (pv) power system of the definition and characteristics, the power grid (pv) power system control mode and the power grid (pv) power system of high stability, etc.
【 keywords 】 :power grid (pv) power system; Control; stability
一、引言
随着社会经济的迅猛发展和人们生活水平的提高，能源问题成为阻碍经济进一步发展的最大因素，开发新能源与挖掘可再生能源是当今社会的一个研究热点。在此背景下，微电网光伏发电系统应运而生，它为解决能源危机提供了高效实用的途径。微电网光伏发电系统是采用的清洁无污染的、无噪声的、可再生的太阳能，这种系统能够很好的解决分布式发电系统中的大规模接人的难题。因此，这是一种比较理想的能源形式并且具有十分巨大的发展空间。
微电网光伏发电系统可以同时满足多种电能质量的不同要求，也可以提高供电的稳定性和可靠性，是对现在大电网的一个优化和升级。国外的微电网光伏发电系统已经得到了较好地发展，而国内的研究工作刚刚起步，本文将具体阐述微电网光伏发电系统的一些相关技术，为今后微电网发电系统的发展提供依据。
二、微电网光伏发电系统的简介以及特点
微电网是由负荷和微型电源组成的不可控、部分可控或者全控的系统，它能够同时提供热能和电能，实现冷、热、电的同时供应。微电网的微型电源是通过相应的电力电子器件控制和转换能量，它能够同时满足不同用户对于多种电能质量的要求以及供电安全等，且微电网使用的能源为可再生能源。【1】微电网光伏发电系统的特点如下：
源于：毕业论文理工www.7ctime.com
（1）各发电系统独立性高，每一个使用单元可以根据自己的需求自行控制，这样就可以避免大规模的停电事故，能够较好的保证安全性和可靠性。
（2）在输送配电时损耗较低，并且不需要建设配电站，大大的减少了成本，也节约了土建面积和费用。
（3）微电网光伏发电系统能够快速启动，具有靓号的调峰性能，同时使用简便、维护简单，使用周期长。
（4）微电网光伏发电系统使用的是绿色能源，安全、清洁、无噪音、可再生、分布广、易获得、成本低、方便使用等。
（5）微电网光伏发电系统具有较小的体积、轻便的质量、简单的结构，容易安装，易于运输，修建方便等。
三、微电网光伏发电系统的关键技术
第一，电力电子变换器。现在微电网光伏发电系统的并网逆变器一般采用DC—DC—AC结构。这种结构可以很好地升高输入的直流电压，从而轻易实现升压和降压的变换，也可以直接将多功率的系统整合成为一个单级系统。【2】第二，微电网光伏发电系统的网络拓扑结构。根据地区绿色光能的分布随机性、可用性、可负荷性、可预测性等提出光伏发电系统的网络拓扑。
第三，微电网光伏发电系统的并网控制。控制微电网光伏发电系统的能量来源以及变流器的并网，严格控制并网时候的相互耦合以及协调问题，并且提升无盲区孤岛检测法和防伪孤岛检测技术。
第四，微电网光伏发电系统的能量管理。优化不同运行方式下的发电单元、用户负载和储能单元，以满足安全性、可靠性、质量性、经济性的运行要求。
第五，微电网光伏发电系统安全性和可靠性。仔细详细分析每一个独立单元的稳态和动态特性，合理控制直流分量的注入、漏电和孤岛问题。
四、微电网光伏发电系统的原理以及控制措施
微电网光伏发电系统是由太阳能电池组件、直流配电柜、计量装置、光伏汇流箱以及配电系统等组成。通过太阳能光伏阵列将太阳能直接转变成直流电能，然后经光伏汇流箱将多路直流电能汇流成一路输出，再经过并网逆变器将直流电能逆变成交流电，最后输送到交流母线上，完成电力输送。【3】微电网光伏发电系统控制策略主要从以下三个方面控制：
（1）联网运行模式中光伏发电系统控制策略。采用最大功率点跟踪控制技术（MPPT）对光伏发电系统进行控制，常用的方法有：恒电压法、电导率增量法、扰动观察法和模糊观察法等。其原理是通过监测光伏电池实时输出功率，然后通过改变阻抗来实现输出最大功率，能够保证光伏电池持久的最大输出功率状态。其中扰动观察法凭借简单的算法、较少才参数和准确的结果成为当前的常用方法，主要是通过反复的改变和扰动光伏电池的输出电压，并检测出相应的电流，然后计算出当期的功率，通过观察、对比、分析，然后做出调整，实现功率的最大输出。【4】
（2）微电网光伏发电系统孤岛运行模式控制策略。首先扰动空占比，测量出当前的功率，然后与扰论文导读：，第一级采用DC/DC控制，起到升压作用和维持最大功率，第二级采用DC/AC控制，作用是将第一级的直流电压转变为同频的交流电，然后入网。这种控制方法可以较大范围维持电压和功率在可控制范围内，主要是通过改变负载的变化和光照的强度来实现控制的。【5】微电网光伏发电系统的稳定性是受多方面影响的，例如：太阳辐射度、日照强度
动前的功率以及参考功率作对比，对不正确的运行，采用限功率控制方法加以调整，一般是对光伏电池逆变器采用下垂特性V/f方法控制。
（3）微电网光伏发电系统直流侧电压控制。直流侧电压控制是以微电网光伏发电系统功率平衡为目的，即实现输入和输出功率的平衡。将光伏电源输出的最大功率作为有效功率的参考，采用MTTP的输出模式，最终实现直流侧电容电压的运行稳定。
微电网光伏发电系统现在多采用电网电压前馈和电流跟踪技术控制，即为二级控制，第一级采用DC/DC控制，起到升压作用和维持最大功率，第二级采用DC/AC控制，作用是将第一级的直流电压转变为同频的交流电，然后入网。这种控制方法可以较大范围维持电压和功率在可控制范围内，主要是通过改变负载的变化和光照的强度来实现控制的。【5】
微电网光伏发电系统的稳定性是受多方面影响的，例如：太阳辐射度、日照强度、电压输出、环境温度、发电量等等。只有充分考虑这些影响因素并加以严格控制，才能保证系统运行的稳定性、安全性和经济性。
五、结语
微电网光伏发电系统较好地解决了分布式发电与大电网两者之间的接入问题，使分布式发电的各项优势得到了充分的发挥，同时也给每一个用户单元带来了多方效益。这种系统是与我国可持续发展的战略目标相符合的，也能较好的适应我国的电力发展方向和发展需求。
节能与环保是当今时代的主题，也是促进微电网光伏发电系统发展的强劲动力，与传统发电方式相比，微电网光伏发电系统具有更高的安全性、环保性、经济性、可控制性、可再生性和高质量性。因此，加大微电网光伏发电系统的研究力度和使用范围是解决能源危机的有效途径之一。
【参考文献】
王成山，肖朝霞，王守相.微网中分布式电源逆变器的多环反馈控制策略[J].电工技术学报，2009，24(2):100-107.
BARSAL15，CERAOLOM，PELACCHI P. Control techniques of dispersed generators to Improve the continuity of electricity supply[C].Proceedings of Power Engineering Society Winter Meeting:Vo12，Jan27231，2007，New York，N Y，USA:7892794.
[3] 丁明，杨向真，苏建徽.基于虚拟同步发电机思想的微电网逆变电源控制策略[J].电力系统自动化，2009，33(8):89-93.
[4] Lasseter R H.Mierogrids.2002 IEEE Power Engineering Society Winter Meeting. New York，
USA: 2002.
[5] 张尧，马皓，雷彪，何湘宁.基于下垂特性控制的无互联线逆变器并联动态性能分析[J].中国电机工程学报，2009，29(3):42-48.