光伏发电并网系统的相关技术分析

孙玫

（河北省电力勘测设计研究院，河北石家庄 050031）

光伏发电并网系统的相关技术分析

孙玫

（河北省电力勘测设计研究院，河北石家庄 050031）

随着现代环境污染问题的日益严重，使得国内各行各业均越来越重视对于新能源的利用，而光伏发电就是当前被应用在发电行业当中的新型技术，其主要是对太阳能的应用。本文即是对光伏发电并网系统当中的各类技术进行研究，主要阐述了最大功率点跟踪技术、MPPT控制器技术以及并网逆变器控制技术，以期能为相关工作提供参考。

光伏发电 并网系统 技术

自进入21世纪以来，国际社会对于环境污染和能源紧缺问题的关注度进一步提升。而我国近几年当中利用煤炭、石油等资源进行发电、供热时产生了大量的环境污染，其中以雾霾最为典型。因此我国对于新能源的需求更加迫切，而光伏发电并网系统也应运而生，其改变了传统的发电模式，创造了更加清洁的发电技术。

1 最大功率点跟踪技术

1.1 优化数学模型的MPPT控制技术

这一技术主要是基于优化后的数学模型，从而对光伏发电设备当中的光伏阵列曲线进行确定，从而获得光伏阵列当中最大的发电功率。在所有的数学模型当中，光伏电池本身的等效电路模型的数据非常重要。在典型的MPPT优化模型当中应用最广泛的技术为开路电压比例系统模型、短路电流比例系数模型，这两种技术的计算重点就在于对光伏阵列当中各种光强、温度的条件下，开路电压、最大功率点电压值所具有的线性特点进行研究。如果在MPPT技术下应用开路电压比例系数模型，则该光伏发电设备不会出现最大功率点数据的波动，而且设备在设计时的结构也较为简单。但是利用这一技术时需要注意，该设备的开路电压和最大功率电压的比值受多方面因素的影响，不仅受光伏阵列本身的结构影响，而且与该设备的运行环境息息相关，由此可知利用开路电压技术的设备的光伏阵列不是在最大功率点上开始工作［1］。加之在对开路电压进行测量时需先将负载电压断开，这就导致设备会瞬间出现功率上的损耗。

1.2 自寻优的MPPT控制技术

这种技术是当前光伏发电设备当中应用最广泛的技术之一，其并不对外界环境因素进行检测，而是需要借助测量当中所得的光伏阵列电压等数据进行跟踪分析，进而确定最大功率点数据。该技术主要是基于电导增量理论，利用对光伏阵列当中的瞬间电导、实时电导之间的变化规律进行跟踪，该理论所形成的曲线为单峰曲线，所获得的最大功率点必然会有dP/dV=0的特性。

同时该技术还可基于扰动观察理论实现，这一理论又被称为“爬山”理论，其算法相比于电导增量理论更加简单，所需要检测的数据量也较低，因此广泛地应用在MPPT技术当中。在对最大功率点进行跟踪时，需要先在光伏阵列当中引入一个小的扰乱，然后对光伏的情况进行观察，并将扰乱前后的数据进行对比，根据比较后的结构来调节光伏电池的工作位点［2］。从本质上来说，这一理论是利用改变光伏电池的电压，从而对其进行扰乱，并采用实时记录的方式获取光伏电池的电压和电流，进而得出输出功率数据。然后将干扰后所得数据与干扰前进行比较，如果干扰后功率值大于干扰前，则说明本次扰动使光伏电池的功率增加，下次扰动使不需要改变方向；如果干扰后功率值低于干扰前，则说明本次干扰使光伏电池的功率降低，下次扰动时需要改变方向。如此反复扰动后就可以将光伏电池的输出功率推到最高点，进而满足输出功率跟踪的目的。但是该技术在推动输出功率到达最大值之后不能停止扰动，而是需要继续使其在最大值周围进行波动，虽然会造成少量的能量损失，但是却可以保证光伏电池保持在最大输出功率点附近工作［3］。

2 MPPT控制器的优化技术

在对MPPT控制器进行优化时。首先应该对控制器进行拓扑选择，所应用各种控制器当中以常规单向Boost最为简单，该控制器在驱动过程中消耗能能量最小，因此被广泛地应用在输出功率较低的设备当中，或者在升压范围较窄的设备中也可应用。交错并联型Boost变换器的结构相对复杂，其线路当中含有多个开关对通路进行控制，而每一个开关所占的空间也不相同，但在连通后的滞后时间则均等。现代应用较广的变换器通常是以两个或两个以上变换器联组为主，如果该控制器当中拥有N个变换器，则其连通时的滞后周期为Ts/N，从而保证了每一个变换器当中通过的电流均可以交错开。

3 并网逆变器控制技术

该技术当中引入了数控技术，并且逆变电源的数控技术也是当前发电行业当中研究的重点，其中包含了PID、无差拍、重复、数字化膜等多种控制方式，同时也加入了当前较为先进的模糊控制技术，从而使并网逆变器的控制能够更加智能化。在对PID控制技术进行选择时要注意，该控制技术具有算法简单，可以应用在高频率控制当中，稳定性较强等诸多特点。但是其对于系统当中的负载参数的识别不够敏感，很容导致控制器对于采样操作、输出操作等的延迟，并且其所选取的各环节系统不能过大，否则系统将无法稳定运行，因此将其视为一个有差系统［4］。而当前在并网逆变器控制技术当中应用最多的是混合控制技术，该技术就是将各类控制技术融合在一起，取长补短，从而使逆变器的工作效率达到最佳，并且能够提升控制系统的稳定性。

4 结语

光伏发电并网系统是当前新型发电技术之一，其本身的优势性就在于不会产生污染物，而且发电能源为可再生性资源。但是仍需要对该发电系统当中的各类技术进行深入的研究，尤其是对MPPT优化技术和逆变器选择上。

［1］艾欣，韩晓男，孙英云.光伏发电并网及其相关技术发展现状与展望［J］.现代电力，2013，30（01）：1-7.

［2］余涛.光伏发电并网关键技术及其对电网的影响研究［D］.上海交通大学，2012.

［3］余学成.光伏发电并网系统的电能质量问题研究［J］.企业技术开发月刊，2014（20）：95-96.

［4］熊巍，周海波.并网型光伏发电系统控制技术研究［J］.中国电力教育，2012（09）：137-138.

孙玫（1986—），女，汉族，河北保定人，现供职于河北省电力勘测设计研究院，中级，本科，研究方向：新能源电气设计。