浅谈光伏发电系统运行模式无缝切换控制

章小庆

（江西新能源科技职业学院，江西 新余 338000）

现代社会经济高速发展，而传统化石能源也随着社会经济的快速发展而逐渐枯竭。针对这一情况，发展新能源已成为社会经济实现可持续发展的唯一出路。在新能源的发展建设过程中，光伏发展是非常重要的成果，因此受到社会大众的广泛关注，近年来更是得到广泛的普及应用。但随着社会经济水平的提高，人们对电力能源的安全性、可靠性、灵活性、能源利用率等方面都提出了更高的要求，这对光伏发电系统提出了严峻的挑战。在新经济形势下，传统单一的光伏发电系统已无法满足社会经济以及人们日常生活对供电服务提出的新要求，因此要求独立发电模式和并网发电模式能够进行无缝切换，当并网光伏发电系统出现故障时，独立光伏发电系统仍能够正常运行，从而保证电网系统正常供电，不会对社会经济发展建设以及人们的日常生活造成影响，有效保证电网系统供电服务的安全、可靠、稳定、灵活运行，提利能源利用率，达到节能减排，实现社会经济的可持续发展。

一、光伏发电系统的并网结构

光伏发电系统主要由光伏阵列、DC/DC变换器、DC/AC逆变器、LCL滤波器以及电网等共同构成。光伏阵列输出的电能为直流电，直流电进入DC/DC变换器后，被升斩波再进入DC/AC逆变器这中，逆变为工频三相交流电。三相交流电进入LCL滤波器后变为交流电，其波形与正弦波接近，从而最终进入大电网，与电网进行有效的连接[1]。

二、光伏发电原理

在光伏发电系统中，太阳能光伏电池的应用，是光伏发电系统能够正常运行的重要组成部分，它利用光生伏物效应原理，通过储能、斩波、逆变、滤波以及传输等环节，最终使电流和电压保持稳定，形成稳定、可靠、安全的电力能源，被用户直接使用。也可以并入当地电网系统之中，通过电网输送给用户，以供用户使用。

太阳能光伏发电系统是以光伏电池的外特性作为设计基础的，所谓外特性，就是指光伏电池输出电流及电压之间的关系。一般情况下，当客观条件满足标准光照，即1000W/m2，同时温度达到25摄氏度时，光伏产品的各项参数与厂家给定的参数相同，包括最大功率点电压和电流、开路电压、短路电流等等。

三、通过下垂控制逆变器无线并联

下垂控制是一种对等控制方法，能够对对逆变器无线并联进行有效控制。其主要原理是对电力系统中的同步发电机的一次调频和一次调压功能进行模拟，从而实现解耦控制逆变器的有功和无功两种功率。这种控制方法的优点是能够促使并联的各个逆变器对负载功率进行快速合理的分配，只需要检测自身信息即可，不需要进行通信，有效提高了负载功能分配的效率及合理性。

四、实现光伏发电运行模式无缝切换的主要策略

在太阳能光伏发电系统要并入电网系统，必须要经过逆变器。这是因为太阳能光伏发展系统产生的是直流电，而电网系统的电流是交流电，因此要实现两者的并网，就必须要由逆变器对太阳能光伏发电系统的直流电进行处理，转变为交流电，从而有效保证两者并网的安全性、可靠性和稳定性。同时，利用逆变器的控制功能，也是保证光伏发电运行模式能够实现无缝切换的关键措施。

在光伏逆变器中，从并网模式切换到孤岛运行模式，简而言之就是从并网控制策略切换为孤岛控制策略。这一过程，就是实现光伏发电系统运行模式无缝切换控制的全过程。传统的下垂控制方式，能够以电网系统的实际负荷功率的变化情况作为依据，对频率和电压的幅值实现自动调节。当在孤岛运行模式下，下垂方程以及电网系统的实际负荷能够决定逆变器的频率和电压幅值，而这一操作，必然会造成孤岛运行模式与电网系统运行模式在频率、相位以及电压幅值方面产生差异，在两种运行模式进行切换的过程中，必然会对并网造成冲击，严重影响并网运行的安全性、可靠性和稳定性。因此，必须要保证在并网前，两种运用模式下的逆变器输出电压在各个物理量方面，最大限度的保持一致，做到预同步，以保证两其模式进行切换并网过程的安全性、稳定性及可靠性。

保证孤岛和并网两种运行模式的逆变器各个物理量保持一致，是保证光伏发电运行模式能够实现无缝切换的关键。不仅要保证两种运行模式的逆变器频率一致，两种运行模式的相位也要保持一致。在这里，需要注意逆变器频率一致，但相位不一定一致，但相位始终一致，频率必然一致。因此在对逆变器进行检测的过程中，必须要保证相位和电压预同步，才能够进行并网，以保证光伏发电运行模式能够真正实现无缝切换[3]。

结束语

在当今社会，电力能源被广泛应用于各个领域，已是现代社会经济发展建设和人们日常生活正常运行的重要保障。而在传统化石能源的大量消耗的情况下，采用太阳能光伏发电系统，不仅能够有效开发太阳能，提高对太阳能的利用率，推动新能源产业的发展建设，保证在社会经济发展建设过程中的能源安全，同时对我国电力行业的发展进步，保证电力能源安全，也具有积极的促进作用。特别是太阳能属于清洁能源，利用太阳能光伏发电系统进行发展，对生态环境发展建设，也具有积极的作用。因此，解决光伏发电系统运行模式无缝切换，对我国社会经济实现可持续发展，具有非常重要的现实意义。