光伏发电系统并网点电压升高调整原理及策略宋俞锋

光伏发电系统并网点电压升高调整原理及策略宋俞锋

宋俞锋

（徐州鑫日光伏电力有限公司江苏省徐州市221000）

摘要：光伏发电系统并网因为多电源网络的原因会发生许多异常现象，比如潮流与逆流等，这些异常情况会导致电力系统电压升高、输配电设备损耗的问题，研究光伏发电系统并网点电压升高的具体原因，并提出了相应的调整优化措施。

关键词：光伏发电；并网点；电压调整

引言

在发电系统接入光伏之前，采取的往往是单电源辐射状网络，在这种网络之中，网络的功率通常是由电源所在之处往负载方向单向流动，网络中的电压沿潮流方向逐渐降低，这也决定了维持网络末端电压不超过规定值是传统配电网电压控制的主要目的。当光伏接入发电系统之后，配电网从单电源转变为多电源，这就存在极大的可能会使得配网潮流逆流，还会造成并网点电皮升高，如果情况恶化，甚至还会使得电网电压越限。由于传统配电网的电压调整设备在光伏接入后会产生误动作和频繁动作，并在一定程度上会影响配电网的电压质量，而电压调整设备的频繁动作还可能减少设备的使用寿命时间，这必然会导致维护设备的成本费用。有上述分析可知，搞清楚光伏发电系统并网点结构，分析光伏发电系统并网点电压升高的具体原因，研究其电压调整的原理，探究光伏发电系统并网点电压升高优化策略，能够降低资源损耗，降低成本费用，是具有重要研究意义的。

1并网光伏发电系统结构

通常来说，现如今光伏发电系统可以根据能量转换次数的不同而分为两大类，一种是单级式并网光伏发电系统，另外一种则是两级式并网光伏发电系统。单级式并网光伏发电系统拓扑结构如图1所示。

图1单级式并网光伏发电系统拓扑结构

光伏发电系统中，光伏组件一般采取串并联构造光伏阵列来增加直流电压，使得DC/AC逆变器的直流侧母线电压能够达到额定工作的标准，在这之后，使用DC/AC逆变器将光伏阵列产生的直流功率再变化为交流功率汇入电网中。在单级式并网光伏发电系统之中，只有一个能量转换环节，因此能量转换效率较高，并且具有的拓扑结构较为简，另外，单级式并网光伏发电系统需要的电器元件很少；但DC/AC逆变器除了仅仅实现并网点功能之外，另一方面还需要保证最大功率点的即时跟踪，所要执行的控制策略运行起来比较复杂复杂，两级式并网光伏发电系统拓扑结构如图2所示。

图2两级式并网光伏发电系统拓扑结构

与单级式相同，光伏组件同样是利用串并联构成光伏阵列，DC/DC变换器的主要作用是提高电压与实现最大功率点跟踪，DC/AC逆变器可以维持中间直流母线电压的稳定并且把直流功率转换为交流功率馈入电网中。两级式并网光伏发电系统中DC/DC变换器与DC/AC逆变器之间耦合方式存在缺陷，耦合的并不是十分紧密，因此可以采用不同的方式对两级式系统前后级进行独立的设计，这是有利于控制环节的实现的；一般来说，最大功率点跟踪控制结构往往会被单独放在前级之中，可以实现系统电压的预调整，与此同时增加系统输入电圧范围。另外一方面，两级式与单级式并网光伏发电系统相比，其光伏阵列输出的电能需要经过两级能量变换，能量转换效率较低；并且其拓扑结构更加复杂，使用的元器件相对较多。

2光伏发电系统并网点电压升高原理

为了能够有效的促进光伏发电系统并网供电，提高光伏企业的经济效益，而且在今后新能源改革与实践的过程中提供了创新的供电体系，进一步增强光伏发电系统的快速发展。在分布式光伏配电网中，如果渗透率不断上调，尤其是在低压配电网之中，很容易因为反射式低压配电网较弱而引起高光伏渗透配电。

出现这种现象的原因就是天气的变化。一方面，多云的天气会严重影响光伏，导致光伏出现波动，引起电压下降。或者在雷雨天气中，闪电的出现也会导致光伏发生剧烈的波动，导致光伏发电系统稳定性降低。从而导致光伏潮流逆流引发电压问题，并且这些问题无法通过传统的变压器或者电力电气控制方式进行调整。从目前来看，大多数的光伏发电系统都采用大容量逆变器，主要就是为了给电网系统之中增加有功功率，并且将最低功率集中在0.9之内。当电网系统中的实际功率比逆变额定功率低时，剩余的功率就能够有效的实现无功率支持。在电网并网的过程中，可以通过升压变压器的方式来进行，从而将低压电网或者中压电网与光伏系统进行连接，实现光伏发电系统并网发电，在这一过程中，光伏发电企业应该根据自身的特点来不断增强电压的精准度。通过改变电路阻抗参数，创建储存能量的设备，进一步提高光伏发电系统的稳定性。

3光伏发电系统并网点电压升高调整策略分析

3.1有功功率

在光伏发电系统的运行过程中，会出现PCC电压过高的问题，就会产生大量的有功功率，使系统容量出现超负荷状态。在使用过程中要使光伏发电系统的供电稳定，并且在并网发电前控制及调整好电压和电流。使用有功限制策略进行限制应用，PCC会在短时间升高电压，另外还能使调整器控制电压，提高PCC的控制效率，控制系统的动态响应也也能进行控制。电压的调整方式为稳定波形，那么就表示目前系统的运行状态处于稳定模式，随着时间的变化，输出的电压也在不断的减少，最后电压整体会出现归零的情况，这就说明系统功率是在单位因子范围中运行的。

3.2无功功率

在光伏发电系统并网运行过程中，无功电流电压调整也是一种可行的电压控制方式，为了能够提升电压的调整精度，可以采用瞬时电压幅值-无功电流的IQ（U）电压控制方式，这样当PCC的电压升高时，就可以使用光伏发电系统工作因数滞后于与实际工作的方式，从而利用电网系统的电感特性，利用电网容量中的电网功率因数从而对PCC电压进行调节，光伏并网系统中的PCC输送有功电流也会则为IG，同时PCC电压中的电压则为UPCC，而在光伏并网系统中的逆变器吸收的无功电流则为Icomp，而在PCC电压作出相应的调整时，输出的电压则为UPCCO，可以使用双二阶通用积分器同步坐标系所环，对光伏发电系统中的PCC的电压幅值和相位进行测定，从而通过者间的比对，通过PI调节器调整对误差进行补偿，从而实现理想的电压。

3.3选择光伏发电系统并网逆变器

在光伏发电系统并网点电压调节中，逆变器是最重要的调节设备。在选择光伏发电系统并网逆变器的时候，要根据光伏发电系统的整体技术指标及厂商提供的产品手册来选择，另外还要考虑其他因素，比如整机效率、额定输出功率、启动性能、输出电压等。额定输出功率指的是光伏逆变器的负载供电能力，选择合理的逆变器能够有效提高电压调节的质量。输出电业调节性能指的是逆变器的稳压性能，其与输出电压的偏差有着重要的联系。

结束语

本文首先介绍了光伏发电系统并网点电压升高的原因以及对电压进行调整的必要性，其次对光伏发电系统并网点电压升高的调整原理进行了详细分析，最后还从三个方面提出了优化调整电压升高的策略。

参考文献：

[1]廖建海.光伏发电系统并网点电压升高调整原理及措施探讨[J].科技创新与生产力，2018（06）：68-69+72.

[2]刘舵.试论光伏发电系统并网点电压升高的调整原理及策略[J].中国战略新兴产业，2018（08）：191.

[3]徐娟.光伏发电系统并网点电压升高调整原理及方法[J].现代经济信息，2018（02）：372.