(陕西长岭光伏电气有限公司 陕西宝鸡 721006)
摘要：目前光伏ＡＧＣ／ＡＶＣ测试存在独立测试无法提供大容量环境，现场实际环境测试又会损失电站电量，造成一定经济损失的情况。提出利用综合式控制策略(PQ控制和下垂控制)进行并网和脱网时的进行控制，并针对不同的控制策略使用不饿的滤波方式，以便达到并网和脱网之间的平滑切换。光伏发电具有建设周期短、系统结构简单、发电相对稳定等特点，具备大规模开发的潜力。从光伏发电所必需的逆变器选型问题来探讨不同逆变器形式对发电效能的最终影响。
关键词：光伏发电；逆变器；设备选型
随着化石煤炭的过度开发使用，对环境的伤害也越来越大，所以新能源发电技术逐渐应用到电力系统中。并网技术便成为了关键。作为并网环节中最为重要的逆变环节的稳定性直接影响着并网的稳定性，因此逆变器又成了并网环节的的重要部分。随着光伏发电系统的利用率也在激增。作为光伏发电系统与电网并网环节中最重要的逆变器的控制方式是研究的一大重点。逆变器控制策略的好坏直接影响到光伏发电系统与电网连接的稳定性，对光伏系统内部运行稳定性也有很大的影响。传统的并网环网环节中的滤波环节会选择单一的滤波方式，如LC滤波器或者LCL滤波器等，但由于逆变器需要工作在不同的状态，单一的滤波器很难满足滤波要求，例如高次谐波滤除效果差等问题。因此在本文中采用了LC和LCL复合式滤波器。
一、模型设计
影响光伏电站逆变器有功／电压输出的因素一般是天气、控制输入和逆变器本身。
1.天气因素
天气因素主要影响有功输出。当天气发生变化时，逆变器输出的有功功率会随之发生波动。一旦全站实发有功和有功目标值之差超过死区值，光伏ＡＧＣ调节就会启动对全站逆变器的有功控制调节。虚拟逆变器的模型需模拟天气变化对逆变器有功的影响，从而可测试天气复杂变化情况下光伏ＡＧＣ的调节功能。天气变化因素可采用预先设计好的天气变化参数文本，也可采用现场逆变器记录的有功功率变化参数文本。天气变化参数文本是记录白天不同时间的天气变化导致逆变器有功波动变化的一个真实参数记录文本。现场实际记录的文本比较接近某天的真实情况。通过该文本的记录数据就可了解逆变器在某天随着天气变化而产生的不同有功。虚拟逆变器模型支持导入这种记录文本，同时虚拟逆变器有功实时值必须按文本中时间段动态变化。逆变器有功功率变化文本应按分钟（１、５、１０ｍｉｎ）来记录有功变化，而且该逆变器不应被控制，即始终处于自由发电状态。记录的有功变化曲线应是从早晨到中午的有功值逐渐升高，中午到傍晚的有功值又逐渐降低，直至夜晚为零，只有这样的有功变化曲线才是有效的变化曲线。逆变器模型需要考虑这种天气变化因素，主要考虑对有功变化的影响，暂不考虑有功调节变化对无功的影响。
2.控制输入因素
逆变器需要通过接收控制命令（遥控／遥调命令）来进行有功／无功功率的动态调节以满足调度或实际要求。逆变器控制命令来源一般有光伏ＡＧＣ／ＡＶＣ控制系统自动调节或站内人工调节。光伏ＡＧＣ／ＡＶＣ控制系统调节的命令来源有调度下发的实际值、调度下发的计划值、本地计划值。站内人工调节是在光伏ＡＧＣ／ＡＶＣ控制系统进行检修时才进行的人工手动干预调节。本设计方案不考虑人工手动调节情况。对于逆变器本身，逆变器的控制命令只有两路关键遥调控制命令（有功控制遥调、无功控制遥调）和一路遥控（开关机遥控）。逆变器应正确接收控制命令并将其结果反馈到遥测或遥信上。
3.逆变器本身因素
通常，光伏电站容量较大，逆变器数量也较多。不同厂家的逆变器表现出来的性能是不同的，即使所有逆变器都出自同一厂家，表现出来的性能也有差异。这里暂时不考虑逆变器有功／无功出力的差异，即在同一天气情况下，各逆变器的实际出力之间的差异忽略不计，默认实际出力大约一致。
二、集中式光伏电站建设要点
光伏发电主要由发电单元、逆变及箱变系统、中央控制系统等3个部分组成。其中发电单元由光伏组件、光伏支架及基础组成。逆变及箱变系统将发电单元所发出的直流电经逆变并升压处理后经电缆输送到中央控制系统。中央控制系统将各发电单元的电能汇总后稳定输出到电网，至此整个发电流程完成。集中式光伏发电站的建设具有占地面积大、建设时间短、资本投入集中等特点，因此在建设过程中需要重点关注场区选址、发电单元光伏组件的选型及倾斜角度、逆变系统选型等问题。
1.发电单元光伏组件的选型及倾斜角度
目前大规模商用光伏组件主要是硅系光伏组件和薄膜光伏组件，其中晶归类光伏组件更是占到主导地位。晶归类组件主要分为单晶硅和多晶硅，多种材质主要区别就在于提纯精度不同。单晶硅的转换效率更高，目前市场主流产品可以接近或达到20%；多晶硅的转化效率能够接近15%，但是造价较单晶硅产品要低。由于近年来单晶提纯技术的快速发展，致使单晶组件价格持续降低，所以单晶组件越来越受到市场的追捧。发电单元方阵有多种运行方式，使用何种方式决定了项目的投资、收益以及后期的运行、维护。实际现场采用的运行方式主要包括：固定倾角、可调式倾角、单轴跟踪（平轴、斜轴）、双轴跟踪，每种安装方式有各自的特点。固定倾角运行方式的成本最低，但发电效能较差，双轴跟踪方式的发电效能最高，但成本最高。具体采用的运行方式要与现场条件相结合，目前投产的集中式电站大多采用可调式倾角的模式。
2.光伏场区选址
集中式光伏电站场区选址一般选择在平原或者是山地丘陵。选址时要避开地震带、河道泄洪区、其他建设项目规划用地等问题。场区变电站选址需考虑变电站与光伏场区连接线路的距离及进线位置，送出线路出线位置等问题。
三、升压站设备可靠性
1.箱式变压器
从收集的数据分析来看，各厂家及各类型箱变整体运行都比较稳定，偶尔出现分接开关渗漏油等故障。在春季高负荷、冬季温度低等特殊时期应重点加以关注，应加强巡检，及时发现，及时处理，防止出现长期漏油导致变压器烧坏的问题。
2.集电线路
从收集的数据分析来看，集电线路选择直埋电缆的方式运行稳定性要高于架空线路。集电线路故障发生率整体较低，主要故障类型为电缆头绝缘故障、铜铝线夹断裂等。电缆头绝缘故障的原因主要是施工工艺不良、电缆头做法错误、电缆头受潮等，电缆头受潮放电是产生绝缘击穿的诱因。通过在箱变内部增加除湿装置及使用有经验、口碑好的公司来制作电缆头，可有效增强电缆头运行的稳定性。架空线路发生故障类型最多的是铜铝线夹断裂故障，预防铜铝线夹断裂故障时，应使用增强型铜铝线夹，并增加固定螺栓排数，在设计时应加以重视和改进。
3.高压开关
从收集的数据分析来看，各厂家及各类型高压开关故障发生率均较低，运行比较平稳。出现的主要故障类型是开关柜内脏污受潮，产生了放电现象。日常维护应保持配电室卫生干燥，结合预防性试验定期对套管、母线等进行清扫。
结束语：
随着光伏发电电价补贴的逐步下降，光伏发电上网价格趋于平价，光伏发电企业生存经营的压力不断增大。所以，在满足高效发电的基础上，配选经济最佳组合。随着今后技术的发展，光伏发电的转化效率会更高，单位千瓦造价会更低，平价上网时代即将到来，光伏发电在今后的电源系统中必定会有更大的空间。
参考文献：
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