摘 要 光伏发电系统，已成为缓解能源危机压力的重要技术，然而在实际应用过程中，大型光伏电站接入电网后，往往会产生突然脱网现象，严重影响电力系统的正常运转，为此我们必须准确检测出并网光伏电站的低电压穿越能力，以此为基础，进行有效地并网设计。笔者研究了一种能有效保证光伏发电系统不脱网的方案，以此为基础进行仿真分析，能够检测出其低电压穿越能力满足需求，特总结成文。 关键词 光伏发电系统；并网技术；低电压穿越；检测 1 并网光伏电站低电压穿越的意义及要求 1.1 并网光伏电站低电压穿越的意义 随着光伏技术的飞跃发展，光伏电站在电网系统中的渗透率越来越大，占有的供电份额也越来越多。而我们知道，光伏发电系统的跳闸恢复过程需要一定的时间，这种情况下，如果其不具备低电压穿越能力，那么一旦电网发生故障并恢复之后，很容易出现高额的功率缺额现象，不仅会导致相邻光伏发电系统跳闸，还会引发更大面积的断电，严重影响了电力系统的正常运行。基于此，我们必须保证并网光伏电站具有一定的低电压穿越能力。 我国一直很关注这项技术的研究，早在2010年底就已经研发出了一套具备实际意义的检测平台，然而，实践表明，要实现光伏电站的低电压穿越还有很长的路要走，国际国内的相关研究都做得不够，目前大部分低电压穿越研究都是基于风力发电站的，而光伏发电和风力发电原理和应用方案都很大区别，因而相关经验仅可借鉴。 1.2 并网光伏电站低电压穿越的要求 该技术首先就要求在并网点出现电压波动的问题时，光伏电站不出现脱网的情况。以国内为例，相关企标明确指出，并网光伏电站，尤其是大中型电站，必须能够实现低电压穿越，具体而言，当电网发生故障，导致并网点考核电压降低时，当最终值在正常运行电压的1/5以上时，光伏电站必须保证不脱网。 低电压穿越的实现，一般需要借助逆变器。早在2008年，国外就已经详细计算出了电压降低量与光伏电站的无功电流之间的关系，一般而言当电压下降至正常电压的0.9倍后，每增加1%的跌落量，光伏电站就需要在20 ms内，额外提供2%以上的无功电流。 2 低电压穿越能力的仿真检测 2.1 平台搭建与穿越能力控制策略 本平台的核心是光伏逆变器，具体拓扑结构为三相六桥并网典型结构，能合理将光伏直流电转变三相交流电。 在此平台下，逆变器的输出是保证并网光伏电站低电压穿越的关键，过电流会使逆变器跳开，甚至会损坏逆变器，导致光伏电站脱网，要保证系统的低电压穿越能力，其核心就是控制内环有功电流。这是因为，光伏电站和风力电站不同，缺少转动部分，故障产生之后，直流侧电压值的变化也就不会太大，因此，输出电流就成了低电压穿越能力的主要制约因素，而无功电流难以有效控制，最直接的方案，就是通过控制有功电流给定值，来控制有功电流，进而控制输出电流。 假设故障时间t为0.5 s，短路阻抗Zk=0.025 Ω，故障解除时间t'=0.8 s，通过分析可以得到光伏逆变器的输出电流、输入与输出端相应参数，具体如图1所示。 该图表明，故障期间，并网点交流侧电压瞬间下降了80%，但是在控制策略的保证下，光伏电站不仅没有脱网，还有效控制了交流侧的输出电流，保护了光伏逆变器。同时，由于输出功率的变化，一定程度上增加了直流侧的电压、减少了直流侧的电流。这就证明，该方案的低电压穿越能力充足，能够有效保证电网的正常运行。 不仅如此，在实现低电压穿越的同时，本方案还有效保证了无功功率的输出，可以向电网输出约0.1pu无功功率，以此可以减少并网点的电压跌落量，计算表明，该额外的无功功率，能使并网点的电压落差从0.8倍减少至0.65倍。图一同时还表明，电网故障期间，无功电流有一个明显的增大，但被很好地控制在了0.46pu以下，与式（1）的分析一致，而有功电流则被限制在一定的范围中，仅在故障出现和故障结束时，出现了一个跳动，其余时间基本不变。 3 结束语 并网光伏电站的低电压穿越能力一直是影响其广泛应用的重要因素，其意义重大，然而对其的研究一直不彻底。本文通过光伏逆变器，采取控制有功电流的方式，适当增大其无功电流的控制措施，实现了大型并网光伏电站的低电压穿越，并通过仿真分析，重点检验了在电力系统出现三相接地短路时，该方案的低电压穿越能力能不能达到要求。理论表明，该方案运行良好，值得我们应用。当然，这并不表示对并网光伏电站低电压穿越技术的研究就达到了理想程度，我们还需要深入去探索，找到更合理的方案。 参考文献 [1]雷一，赵争鸣.大容量光伏发电关键技术与并网影响综述[J].电力电子，2010（3）. [2]王利平，杨德洲，张军.大型光伏发电系统控制原理与并网特性研究[J].电力电子技术，2010（6）. [3]周念成，闫立伟，王强钢.光伏发电在微电网中接入及动态特性研究[J].电力系统保护与控制，2010（14）. [4]张琪祁，徐政.考虑配网电压暂态的大型光伏电站接入选点仿真研究[J].高压电器，2010（46）. |
