【分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)及微網(wǎng)控制策略研究文獻(xiàn)綜述4500字】

分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)及微網(wǎng)控制策略研究文獻(xiàn)綜述當(dāng)前使用的太陽(yáng)能風(fēng)能等資源受氣候、季節(jié)等因素的影響較大，表現(xiàn)出極強(qiáng)的間歇性和隨機(jī)性等特點(diǎn)，因此獲得較為穩(wěn)定的電力輸出難度較大，通過(guò)風(fēng)電和太陽(yáng)能兩個(gè)相互獨(dú)立系統(tǒng)的配合，并輔以大容量?jī)?chǔ)能裝置等設(shè)備從而有效的互補(bǔ)進(jìn)而有效降低由于波動(dòng)性對(duì)電網(wǎng)的運(yùn)行產(chǎn)生大的營(yíng)銷(xiāo)，通過(guò)大容量存儲(chǔ)電池設(shè)備改善輸出性能，提高供電質(zhì)量。當(dāng)前針對(duì)分布式發(fā)電使用較多的關(guān)鍵技術(shù)有儲(chǔ)能裝置功率和容量的選擇、風(fēng)光儲(chǔ)系統(tǒng)容量配比的確定、風(fēng)光儲(chǔ)系統(tǒng)調(diào)度策略的制定以及無(wú)功補(bǔ)償配置方案的完善等。1.最大功率點(diǎn)跟蹤控制技術(shù)由于外界環(huán)境溫度以及光照強(qiáng)度、光照時(shí)間的間歇性導(dǎo)致光伏陣列的功率輸出特性極不穩(wěn)定，因此為了保證光伏陣列持續(xù)穩(wěn)定或維持在最大功率點(diǎn)，提升光伏陣列光電轉(zhuǎn)換的效率，對(duì)光伏陣列的輸出電壓和功率進(jìn)行控制必不可少。對(duì)于光伏并網(wǎng)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，理應(yīng)尋找一個(gè)最大功率跟蹤點(diǎn)，使得光伏陣列工作在一個(gè)最優(yōu)的工作狀態(tài)，這就需要最大功率點(diǎn)跟蹤技術(shù)（MaximumPowerPointTracking，MPPT）[1]。截止目前國(guó)內(nèi)外使用最廣泛的MPPT方法為擾動(dòng)觀察法（PerturbationandObservationMethod,P&O）和電導(dǎo)增量法（IncrementalConductanceMethod,IncCond），此外還有恒定電壓法、短路電流比例系數(shù)法、插值計(jì)算法、模糊控制法、滯環(huán)比較法、最優(yōu)梯度法和粒子群優(yōu)化算法等[2-5]。Sreekanya（2019）利用了模糊控制法和擾動(dòng)觀察法的概念，并將兩者相結(jié)合形成了一種基于自適應(yīng)擾動(dòng)觀測(cè)的糊控制的MPPT算法，該方法其仿真結(jié)果具有良好的響應(yīng)特性，然而算法復(fù)雜、計(jì)算量大，不易于應(yīng)用實(shí)際光伏發(fā)電場(chǎng)合[6]。Hamed（2013）詳細(xì)分析了擾動(dòng)觀測(cè)法和電導(dǎo)增量法的優(yōu)劣勢(shì)，并利用PSIM軟件進(jìn)行分析，結(jié)果表明雖然電導(dǎo)增量法具有精度高，跟蹤速度快等優(yōu)點(diǎn)，但是實(shí)現(xiàn)難度比較大，因此擾動(dòng)觀察法更適合應(yīng)用于實(shí)際工作場(chǎng)合[7]。Sundaramoorthy（2014）介紹了參數(shù)能夠自動(dòng)調(diào)節(jié)的滑模層極值搜索方法，該方法具有快速跟蹤最大功率點(diǎn)、應(yīng)對(duì)環(huán)境變化能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)[8]。Manchem（2019）詳細(xì)介紹了滯環(huán)比較法與最優(yōu)梯度法的優(yōu)劣勢(shì)，并將兩者相結(jié)合形成了新型MPPT算法，該算法提高了系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性[9]。2.儲(chǔ)能技術(shù)研究現(xiàn)狀太陽(yáng)能光伏發(fā)電具有間歇性、隨機(jī)性，受外界環(huán)境影響較大，而儲(chǔ)能系統(tǒng)可以為光伏發(fā)電提供能量的緩沖、平衡和備用，有效地提高輸出功率的可控性，從而減小大規(guī)模發(fā)電對(duì)電網(wǎng)的沖擊，因此儲(chǔ)能系統(tǒng)環(huán)節(jié)對(duì)于光儲(chǔ)并網(wǎng)環(huán)節(jié)是舉足輕重的。將儲(chǔ)能系統(tǒng)引入到光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中，可以實(shí)現(xiàn)削峰填谷，平波波動(dòng)。若光伏發(fā)電發(fā)出的能量超出電網(wǎng)所需要的能量時(shí)，多余的電能可以?xún)?chǔ)存于儲(chǔ)能系統(tǒng)；反之，若光伏發(fā)電發(fā)出的能量不足以滿(mǎn)足電網(wǎng)所需要的能量時(shí)，儲(chǔ)能系統(tǒng)可以補(bǔ)足這部分能量，使得電網(wǎng)內(nèi)部設(shè)備正常工作。此外，儲(chǔ)能系統(tǒng)還可以抑制光伏陣列的不穩(wěn)定現(xiàn)象，從而滿(mǎn)足電網(wǎng)的要求，降低對(duì)電網(wǎng)電壓的影響。目前常用的儲(chǔ)能方式有：電池儲(chǔ)能、超導(dǎo)儲(chǔ)能、超級(jí)電容儲(chǔ)能、抽水蓄能、飛輪儲(chǔ)能、壓縮空氣儲(chǔ)能等。其中，電池儲(chǔ)能、超導(dǎo)儲(chǔ)能、超級(jí)電容儲(chǔ)能屬于電化學(xué)儲(chǔ)能，抽水蓄能、飛輪儲(chǔ)能、壓縮空氣儲(chǔ)能屬于物理儲(chǔ)能[10]。物理儲(chǔ)能儲(chǔ)存的能量較大，常應(yīng)用于大電網(wǎng)、大系統(tǒng)中，然而物理儲(chǔ)能響應(yīng)速度慢，不適合應(yīng)用于光儲(chǔ)并網(wǎng)系統(tǒng)這種需要快速工作的應(yīng)用場(chǎng)合。而電化學(xué)儲(chǔ)能響應(yīng)速度快，是光儲(chǔ)并網(wǎng)系統(tǒng)的不二之選。超導(dǎo)儲(chǔ)能是將電能以直流電的形式來(lái)進(jìn)行儲(chǔ)能的[11]。然而超導(dǎo)儲(chǔ)能對(duì)環(huán)境溫度具有極高的要求，因此為了維持其正常工作，需要額外配置溫度控制裝置，這無(wú)疑加大了成本。目前研究表明將超導(dǎo)儲(chǔ)能與柔性交流輸電裝置融合使用能夠大量減少成本，但其工程應(yīng)用還在研制階段。超級(jí)電容器是一種基于電化學(xué)雙層理論的的儲(chǔ)能裝置[12]。超級(jí)電容器具有極高的穩(wěn)定性和可靠性，并且后續(xù)需要較小的維護(hù)工作。然而，超級(jí)電容器價(jià)格昂貴且儲(chǔ)能能量也不大，因此不適合應(yīng)用于需求大容量的光儲(chǔ)并網(wǎng)系統(tǒng)。3.分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)研究現(xiàn)狀作為分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)的核心部件，并網(wǎng)逆變器是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)安全穩(wěn)定的基礎(chǔ)。若并網(wǎng)逆變器發(fā)生發(fā)生故障，會(huì)導(dǎo)致電網(wǎng)與新能源系統(tǒng)發(fā)生解列，影響整體電網(wǎng)的穩(wěn)定和可靠性。因此，為了減少事故的發(fā)生，選用合適的并網(wǎng)逆變器至關(guān)重要。電力電子技術(shù)發(fā)展至今，正在向小型化、模塊化、低損耗、高可靠性的方向發(fā)展[13]。為使設(shè)備實(shí)現(xiàn)小型化，通常使用的方法包括：改善電路設(shè)計(jì)使器件布局更加緊湊；通過(guò)高頻化運(yùn)行減小變壓器、電容等器件的體積；發(fā)展新的拓?fù)洌瑴p少器件的使用等[14]。盡管傳統(tǒng)基于各獨(dú)立變換器的分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)具有靈活控制的優(yōu)點(diǎn)，但通過(guò)改進(jìn)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)以實(shí)現(xiàn)減少開(kāi)關(guān)管個(gè)數(shù)的研究仍具有廣闊的研究前景。甘生萍（2018）等提出了一種兩電平橋式變化器與雙向Buck/Boost變換器相結(jié)合的分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)，該系統(tǒng)光伏陣列、儲(chǔ)能裝置具有各自獨(dú)立的變換器，并將電能傳輸?shù)焦仓绷髂妇€后通過(guò)兩電平橋式變化器傳輸?shù)饺嚯娋W(wǎng)[15]。該系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、控制靈活、方便在不同地點(diǎn)安裝使用等特點(diǎn)。然而，大量的獨(dú)立變換器導(dǎo)致分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)存在成本昂貴、體積大、重量大、功率密度小等問(wèn)題。欽高唯（2019）提出了一種基于NPC三電平變換器的分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)，該系統(tǒng)將并網(wǎng)逆變器換成NPC三電平變換器，與三相兩電平橋式變換器對(duì)比，該變換器開(kāi)關(guān)管承擔(dān)電壓應(yīng)力小，抗電磁干擾能力強(qiáng)，并且輸出電壓總諧波畸變率低。然而，該變換器開(kāi)關(guān)管增加到12個(gè)，進(jìn)一步提高了并網(wǎng)逆變器的成本[16]。肖凡（2019）對(duì)變換器進(jìn)行了研究，該變換器的最大優(yōu)勢(shì)是將開(kāi)關(guān)復(fù)用，減少了開(kāi)關(guān)管使用量，并可以單獨(dú)控制兩個(gè)三相輸出電壓端口[17]。4.分布式光伏發(fā)電控制策略研究現(xiàn)狀對(duì)于許多發(fā)達(dá)國(guó)家而言，控制分布式光伏發(fā)電的一種有效手段，是實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)控制，與此同時(shí)，這些國(guó)家中針對(duì)可能出現(xiàn)的孤島效應(yīng)等領(lǐng)域相對(duì)較少，下面對(duì)分布式發(fā)電控制策略研究現(xiàn)狀進(jìn)行介紹：張振華（2018）針對(duì)直流分布式控制結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究分析，完成了控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化，通過(guò)測(cè)量的電網(wǎng)電壓等參數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)而指定有效控制策略，從而便于實(shí)現(xiàn)分布式發(fā)電系統(tǒng)輸出電壓對(duì)各個(gè)環(huán)節(jié)的控制[18]。李葆琦（2018）對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行中介入的大規(guī)模發(fā)電有功調(diào)度模式進(jìn)行了詳細(xì)的研究分析，由于大規(guī)模光伏發(fā)電出現(xiàn)波動(dòng)情況下，有功就地平衡模式無(wú)法有效的緩沖沖擊，為降低上述可能出現(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn)，因此從控制主體、安全約束、平衡方式等范圍對(duì)采用集中控制模式特點(diǎn)進(jìn)行研究分析[19]。高松（2018）針對(duì)雙層結(jié)構(gòu)的分布式儲(chǔ)能控制系統(tǒng)進(jìn)行了研究分析，并根據(jù)其特點(diǎn)制定了對(duì)應(yīng)的控制策略，通過(guò)相關(guān)的數(shù)據(jù)顯示，采用的控制策略當(dāng)儲(chǔ)能電量充足情況下，能夠完成對(duì)應(yīng)的發(fā)電計(jì)劃要求，并具有良好的平滑發(fā)電功率性能[20]。袁龍（2018）針對(duì)當(dāng)前風(fēng)光配合發(fā)電的背景和要求，總結(jié)了到目前為止分布式光伏發(fā)電的各類(lèi)運(yùn)行模式，并對(duì)不同模式下的分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)所具有的特性進(jìn)行了分析[21]。范浩東（2018）從系統(tǒng)的角度出發(fā)，對(duì)風(fēng)光互補(bǔ)儲(chǔ)能技術(shù)進(jìn)行了研究，對(duì)該技術(shù)中所包括的重點(diǎn)部分（儲(chǔ)能方式、風(fēng)光容量配比）等進(jìn)行了充分的論證，并對(duì)該技術(shù)在風(fēng)光互補(bǔ)運(yùn)行系統(tǒng)的使用，提出了行之有效的發(fā)展建議與發(fā)展策略[22]。郭佳（2019）通過(guò)對(duì)新模式下的風(fēng)光氣蓄組合發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行深入分析，進(jìn)一步研究了與之相配套的PLC控制系統(tǒng)，并通過(guò)人工控制的方式完成各個(gè)信息數(shù)據(jù)的采集和傳輸[23]。劉子文（2019）根據(jù)元件模型基礎(chǔ)，已系統(tǒng)運(yùn)行等年值投資費(fèi)用最低為目標(biāo)，結(jié)合系統(tǒng)運(yùn)行相關(guān)的約束條件，并構(gòu)建了分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)配置模型[24]。蔣杰（2019）根據(jù)光伏發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行結(jié)構(gòu)，分析系統(tǒng)有功功率的流動(dòng)特性，總結(jié)和歸納工作狀態(tài)和運(yùn)行模式之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系和要求，從而提出了集多種控制策略的模式的協(xié)調(diào)智能控制方法[25]。趙紫嫣（2019）針對(duì)分布式光伏發(fā)電運(yùn)行可能出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行了一一探索和分析，并提出了對(duì)應(yīng)的解決方案[26]。尚行馬等（2020）主要針對(duì)分布式能源并網(wǎng)相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行的探討和分析[27]，蔡宏達(dá)（2019）主要針對(duì)分布式能源結(jié)合儲(chǔ)能裝置完成獨(dú)立供電等問(wèn)題進(jìn)行了探討和分析[28]。上述相關(guān)的文獻(xiàn)都沒(méi)有對(duì)分布式發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行的規(guī)模進(jìn)行分析，也沒(méi)有提出具有針對(duì)性的分布式發(fā)電系統(tǒng)的控制策略及線對(duì)應(yīng)的能量調(diào)度策略。5.研究述評(píng)根據(jù)目前國(guó)內(nèi)外學(xué)者的研究成果來(lái)看，學(xué)者們針對(duì)分布式光伏發(fā)電的研究?jī)?nèi)容比較全面，從光伏發(fā)電最大功率控制點(diǎn)、儲(chǔ)能技術(shù)、光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)以及光伏發(fā)電控制策略都有研究，但是研究?jī)?nèi)容比較局限，國(guó)外研究偏向于實(shí)際應(yīng)用，國(guó)內(nèi)研究偏向于理論層面，將理論與實(shí)際完好的結(jié)合研究，相關(guān)內(nèi)容并不多，同時(shí)學(xué)者們對(duì)分布式發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行的規(guī)模進(jìn)行分析，但是沒(méi)有提出具有針對(duì)性的分布式發(fā)電系統(tǒng)的控制策略及線對(duì)應(yīng)的能量調(diào)度策略。基于此，本文首先對(duì)光伏并網(wǎng)的基本原理進(jìn)行解析，這其中包含，光伏并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，光伏電池原理、等效電路模型、MPPT最大功率點(diǎn)跟蹤進(jìn)行了介紹，并對(duì)當(dāng)前應(yīng)用較多的幾種控制測(cè)量進(jìn)行了分析：包含恒定電壓控制法、三點(diǎn)重心比較法、最優(yōu)梯度法及擾動(dòng)觀察法等；此外對(duì)光伏并網(wǎng)發(fā)電的控制策略進(jìn)行了介紹，重點(diǎn)對(duì)恒壓恒頻（V/f）控制進(jìn)行了分析，針對(duì)光伏電源通過(guò)MATLAB/Simulink軟件搭建了仿真模型，其中具有boost升壓模塊、DC/AC并網(wǎng)模塊以及濾波模塊等。此外，對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行所受到的影響也進(jìn)行了詳細(xì)分析，最后設(shè)置各個(gè)模塊的參數(shù)數(shù)據(jù)，通過(guò)仿真的方式進(jìn)行驗(yàn)證，分別有單相光伏并網(wǎng)情況下和微網(wǎng)f/P-V/Q控制系統(tǒng)并網(wǎng)情況下分析，最終達(dá)到分布式光伏電源并網(wǎng)運(yùn)行控制的目的。參考文獻(xiàn)[1]HongG,PengQ,ZhangY.ResearchontheControlStrategyofPhotovoltaicPowerGenerationSystemBasedontheMicroGrid[J].InternationalJournalofGridandDistributedComputing,2016,9(8):403-412.[2]XueG,YanZ,ZhuD.ADistributedControlStrategyforanIsolatedResidentialDCMicrogrid[J].ResearchJournalofAppliedSciencesEngineering&Technology,2012,4(20):4138-4144.[3]VinayagamA,AbuAlqumsanA,SwarnaKSV,etal.IntelligentcontrolstrategyintheislandednetworkofasolarPVmicrogrid[J].ElectricPowerSystemsResearch,2018,155(feb.):93-103.[4]SalamAA,MohamedA,HannanMA,etal.Animprovedinvertercontrolschemeformanagingthedistributedgenerationunitsinamicrogrid[J].InternationalReviewofElectricalEngineering,2010.[5]DelfinoF,RossiM,BarillariL,etal.PlanningandManagementofDistributedEnergyResourcesandLoadsinaSmartMicrogrid[J].InternationalJournalofMonitoring&SurveillanceTechnologiesResearch,2014,2(2):41-57.[6]SreekanyaV,ReddyRM.ADistributedControlStrategyofDCGridBasedWindPowerGenerationSysteminMicrogrid.[7]HamedAA,AlbaiyatSA,HabiballahIO.CONTROLOFAMICROGRIDTHROUGHENERGYSTORAGEDEVICESUSINGEVOLUTIONARYANDNEURO-FUZZYMETHODS[C]//ConferenceoftheIEEEIndustrialElectronicsSociety.IEEE,2013.[8]SundaramoorthyK,SankarA.PerformanceEvaluationofaControlStrategyDevelopedforaHybridEnergySystemIntegratedinDC-ACMicrogrids[J].ElectricPowerComponentsandSystems,2014,42(13-16):1762-1770.[9]ManchemSN,KalalM.EnergyManagementControlStrategyforStandaloneDCMicrogrids.[10]MorstynT,HredzakB,DemetriadesGD,etal.UnifiedDistributedControlforDCMicrogridOperatingModes[J].IEEETransactionsonPowerSystems,2015,31(1):802-812.[11]白勇.基于分布式光伏發(fā)電的微網(wǎng)控制方案研究[J].電工技術(shù),2021(17):3.[12]何曉龍,楊靜靜.分布式光伏發(fā)電微網(wǎng)控制策略分析[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì),2018,000(032):2635.[13]李西洋.分布式光伏發(fā)電微網(wǎng)特性控制方式的應(yīng)用研究[J].電力系統(tǒng)裝備,2018(10):2.[14]奚學(xué)濤,王博,吳正強(qiáng),等.分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)無(wú)功電壓控制策略探討[J].電力系統(tǒng)裝備,2019(2):2.[15]甘生萍,林莉.基于分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的微電網(wǎng)系統(tǒng)分析[J].