浅谈光伏并网发电系统的低电压穿越

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1、浅谈光伏并网发电系统的低电压穿越摘要：为了稳定高渗透率下光伏电站的电网，国家制定了严格的光伏电站并网规定以确保电力系统的安全。在分析并网规则中低电压穿越要求的基础上，结合大功率光伏电站的并网结构，讨论了目前基于控制算法和增加硬件等方法的光伏电站低电压穿越技术，为光伏电站低电压穿越技术的研究和工程实施提供参考。关键词：光伏电站；并网结构；低电压穿越0前言太阳能最为一种清洁能源，不仅对环境不会产牛污染，也是一种可再生资源，因此对其进行开发利用十分重要。光伏并网发电系统的应用，就是太阳能利用的典型代表。光伏并网发电系统应用过程中，会涉及到低电压穿越控制问题，该控制能力越强大，光伏并网发

2、电系统作用发挥程度越高。因此相关学者都对低电压穿越控制策略研究比较重视。现阶段，我国对低电压穿越控制策略的研究，注重集中在风电领域，光电领域还比较少。正是因为如此木文以光伏并网发现系统为研究对象，对低电压穿越控制策略进行了探讨分析。笔者认为可以采取电压定向矢量控制的方法,来提高低电压穿越控制能力，以此达到有功与无功解耦。木文首先对光伏并网发电系统及其低电压穿越要求进行了分析，其次对光伏并网发电系统的低电压穿越控制策略进行了探讨，仅供参考借鉴。1光伏并网发电系统及其低电压穿越要求光伏发电系统主要应用的物质是光伏电池，该设施最重要的价值就是将太阳能转换成电能，最终完成发电任务。光伏并

3、网主要是指两大系统连接，分别为光伏系统、电力网系统。两大系统连接之后，不必再借助蓄电池，初期成木比较低，而且更容易维护，后期检修成木也比较低，可以说是现阶段最为经济实用的发电系统。光伏并网发电系统形式依据场合差异而不同，现阶段应用最为广泛的应该是逆潮与无逆潮并网系统、地域并网系统等。早期应用的是光伏发电系统，存在着比较多的缺陷，比如逆充电现象、电网电压波动过于明显等现象，因此在应用的过程中比较麻烦。正是基于此，光伏并网发电系统优势更加突出。但是光伏并网发电系统在应用的过程中，则需要满足非常重要的条件，即低电压穿越要得到控制。这主要是因为发电系统运行过程中，会出现并网点电压跌落情况

4、，此吋要求光伏设备依然能够实现并网，如果条件允许，还能够为电网提供无功功率，确保电网在短时间内就可以恢复。现阶段我国针对光伏并网发电系统的低压电压穿越能力要求已经出台了相应的技术规范，该技术规范中对光伏电站的低电压穿越能力标准要求进行了明确的规定，具体标准如图1所示。依据图1中显示可知，如果光伏并网电点电压正好处于在轮廓线或者高于轮廓线，同时处于区域之间，此吋光伏电站并网运行必须要保证畅通，但是如果并网点电压处于在轮廓线之下，则可以出现线路送电暂停的情况。世界上很多国家都依据自己国情制定了光伏并网低电压穿越要求，其中比较典型的就是德国制定的E.ON标准。该标准对低电压穿越控制要求

5、更加的详细，其中最为重要的是该标准对低压穿越过程中，无功电流比重与电压跌落深度之间的呈现的关系进行了规定。电压跌落过程中，光伏并网发电站一定要为系统提供无功电流，如果子电压跌落深度超过了50%,但是没有超过90%,则无功电流应该满足线性输出条件，而如果电压跌落深度未能超过50%,此时无功电流必须达到100%o2光伏并网发屯系统的结构根据光伏并网发电系统的结构，低电压穿越需结合并网控制选取最优的控制策略。光伏并网发电系统根据有无隔离变压器分为隔离型和非隔离型，隔离型根据隔离变压器的工作频率又可分为工频隔离型和高频隔离型；非隔离型按照拓扑结构分为单级式和多级式两类。目前光伏低电压穿越

6、的研究大多基于工频隔离型或非隔离型光伏逆变器，并网拓扑结构如图2所示。多级式拓扑中包含DC/DC变换环节，如图2虚线部分所示，其作用为提升直流侧输出电压和实现最大功率点追踪。逆变器将直流电变换为交流电,实现对电能质量的控制。单级式结构中没有DC/DC环节，直接通过电压外环调节直流侧电压实现最大功率点追踪，电流内环实现并网电流控制。论文将结合并网逆变器论述光伏电站的低电压穿越技术。3低电压穿越技术大功率光伏电站大多采用集中式逆变器并网结构，与直驱式永磁同步风力发电系统并网结构相似，因此，论文对直驱式风电系统和光伏并网系统的低电压穿越研究都有一定的意义。采用逆变器并网结构使得电站与电

7、网隔离，并网点电压的变化不会直接影响到光伏电站，较之双馈式风电系统直接作用于发电机，具有易于控制的优点。同吋，当系统运行在最人功率点附近，直流母线电压的升高或降低都会导致光伏阵列输出功率减小，直至开路电压或最低并网电压。这一特性利于故障时逆变器侧的能量平衡及直流母线的保护，因此光伏电站在低电压穿越上具有优势。为实现光伏并网系统的低电压穿越，需维持电压跌落前后系统的稳定并网，并抑制跌落瞬间的电流冲击。目前，采用的控制有两种，为基于控制策略实现和基于增加硬件保护实现，如图3所示。3.