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摘 要：社会在进步，科技在发展，国家也在背后默默付出，提供支持，国家制定了一系政策来控制科技发展，其中，分布式并网光伏发电在电网的运行控制中占据重要角色，同时也分布在我国多个领域的配电网管理系统中。针对分布式光伏发电并网易发生无序放电，造成整个电网运行不稳定的现象，本文提出注入电网功率模型和直接控制方式，有效的改善供电质量。
关键词：分布式；光伏发电；直接控制
中图分类号：TM615 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）23-0070-02
1 引 言
分布式光伏发电系统是直接连接到低压配电网的光伏发电系统，由于它运行灵活、网损低的优点而被广泛使用，其规模在不断扩大。作为太阳能发电中的一个小类，太阳能发电包括光感应发电和光生物发电、光化学发电、光伏发电，而光伏发电只是太阳能发电的其中一种。光伏发电的原理和太阳能发电装置不一样，适用范围不同，在具体运用也不一样。
2 光伏发电并网
2.1 太阳能热发电与光伏发电的区别[1]
（1）发电原理和装置不一样。热发电是通过热量转换来驱动涡轮机发电的方法，主要部件是集热器或装置，是热转电的方式；利用半导体的光伏效应，光伏发电能将光能直接转换为电能，太阳能电池板是其基本组件，是光转电的方式。
（2）使用范围不一样。太阳能发电产生的电力与传统火电和水电相比具有很大的竞争力，适合大规模开发。此外，由于照明条件较高，热能的生产适用于具有良好照明条件的区域。光伏器件简单且对光线要求低，更适用小型化开发，也更合适分布式应用，洛阳智凯光电光伏发电的应用是很好的例子。
（3）在具体的运用上不一样。光伏发电已经形成产业化，利用技术更加成熟，更适宜在大范围使用推广。而目前，热发电还大都处在科研示范阶段，成本也处于极高的水平，规模化运用还需要时间。
2.2 光伏系统概述
通过将能量转换成将电力从太阳能电池引导至负载或输出至电网。系统由蓄电池、变压器、功率变换器、太阳能电池组成，其中功率变换器、太阳能电池是最重要的，而蓄电池、变压器的需求则由应用场合是否需要来决定[2]。
2.3 光伏并网发电系统
并网光伏发电系统包括继电保护装置、并网变压器、逆变器、直流斩波电路以及控制器光伏电池等。
（1）光伏并网逆变器
太陽能光伏系统中采用的是一种把太阳电池发出的直流电能变成交流电能的逆变器。这种装置转换后，交流电的频率、电压与系统提供给负载的交流频率、电压相同。逆变器包括电流型、电压型等许多类型。逆变器切断直流电力，直流侧的电流稳定不变的称为电流型，直流侧的电压稳定不变称为电压型，在太阳能光伏系统中通常采用电压型逆变器[3]。
（2）光伏电池阵列
作为光伏并网系统的主要部分光伏电池阵列，接收太阳光能并将其直接转换成电能，现阶段工程上为应用由特定数量的晶体硅太阳电池组件遵循一定的规则串、并联组成的太阳能电池阵列。
（3）现阶段的光伏并网发电系统，依照能量转换过程的数量可以分成单级结构与两级结构，也就是有没有DC/DC环节，如下：
①双级式：双级结构包括DC/AC和DC/DC部分组成。相比于单级结构，两级结构将MPPT功能与直流升压功能交给DC/DC来完成，同时将并网功能交给DC/AC部分来完成。光伏逆变器可由单级结构变化为两级结构，尽管环节和元件都增加了，但是也会使电能转换级数有所增加，这样不仅有利于跟踪控制最大功率点，还可以符合对输入范围的直流电压宽要求，还有利于满足逆变器在电网中的要求。
②单级式：单级并网逆变器通过DC/AC链路实现大部分功能，取消了DC/DC环节，如图1所示。因为采用单级结构的并网光伏逆变系统仅有一个环节可以进行能量的变换，在进行操纵时不但要将跟踪太阳能电池的最大功率点考虑进去，而且要确保电网输出电流的正弦度和幅值，对它的控制通常很复杂。要实现单级结构，现阶段可以采用两种办法：一种是提供直流侧电压的串并联充足的光伏阵列；另一种是将工频变压器加如到电网和DC/AC环节之间。以上两种方法都存在一定的问题如：加入工频变压器会导致系统损耗、成本和体积都增加；如果受光不匀光伏阵列会表现出热斑现象，这会使系统的安全受到严重的威胁，进而导致光伏阵列与地之间的漏电流现象更加严重。随着当今电力电子技术与数字信号处理技术的飞速发展，系统拓扑结构也在快速发展，控制方面的困难正在逐步被解决，在我国单级结构的光伏逆变系统已经成为光伏发电区域的一项重要研究内容。
分布式光伏发电并网，包含3部分：
（1）分布式发电：简单说就是把发电功率较小的发电单元发出的电加起来。
（2）光伏发电：光伏电池的直流电逆变成交流电。
（3）并网：交流电并上电网，就和火电厂发出的电卖给电网公司一样，不过并网要求高，光伏逆变器应该符合电网连接的电能质量谐波的交流电等一系列要求。
3 选取阻尼电阻
普通光伏发电连接到单相电网由逆变器、太阳能电池、交流电路和交流/直流电源组成。连接到电网的交流电路由一个子滤波器，一个双电感器和一个独立的变压器系统组成。子滤波器的主要作用是逆变器交流侧的高次谐波滤波器，电感的主要功能是控制传输系统向变压器隔离系统的主电网系统供电。分离变压器系统的主要功能是直流分量的分离。
抗收缩性对滤波器的阻尼有直接的影响，阻尼阻力的科学选择对连接到太阳能电池板的滤波器的稳定性起着重要作用。目前，使用电子接口的分布式应用的过滤系统大多是无源过滤器。一般的无源滤波器具有低通作用和高频分量衰减特性的优点。由于阻尼低，容易发生振荡问题，具有稳定性差的缺点。为了处理这个问题，在无源滤波器中安装一个阻尼电阻。 在选取阻尼电阻时，请考虑以下因素：耐冲击性，高频部件的衰减性能和抗收缩性的损失。较低的阻尼，阻尼能力的丧失，高频部件的衰减减少，以及减少对阻力的影响；相反，阻尼越大，抑制共振的效果越好，阻尼效果越好，高频衰减效果的降低以及相应的阻尼损失越大。在实际的选择过程中，必须根据两个因素分析交易损失，尽力选择最低阻力。
4 注入电网功率模型和直接控制方式以及影响
4.1 注入电网功率模型分析
光伏发现系统等效电路如图1所示。
基于图1，能够得到公式如下：
P■=-■cos？准■-■cos？准■+■cos（θ■+θ■-？准■）（1）
Q■=-■sin？准■-■sin？准■+■sin（θ1+θ2-？准12）（2）
其中，使？坠=θ1-θ2，基于单相桥逆变系统的特征，能够得到：
U1=m？坠UP？淄（3）
把（3）式带入（1）式和（2）式得到：
其中，不计光伏发电并网交流系统和逆变系统的损耗，基于瞬时功率平衡联系和脉冲宽度调制原理能够得到：
（4）（5）（6）式即注入电网功率模型。
4.2 直接控制方式
直接控制方法是在光伏发电运行区域图上依照并网点电压的大小直接选择运行点，选择运行点控制过程中的移相角和幅值调制比就是所需要控制的变量。在选择运行点时，不能随意指定，需根据推算出的功率平衡联系。同时，与运行点所对应的视在功率要达到逆变器容量的要求。选取光伏发电运行点要按照一定的规律，可依照并网点电压的大小确定好对应的运行点，并且绘制成表格给出。这样在检测并网点电压以及光伏阵列的有功输出时，就能够直接通过查表得到相应的控制变量，这样控制會变得更加可靠、简便。
4.3 直接控制法影响
直接控制方法能够很好的适应配电网的各项参数，在配电网中接入直接控制的分布式并网光伏发电系统之后，能够有效的实现无功补偿和有功发电的统一调控，这种方法与仅提供有功电力比较而言，它能够更明显，有效的改善供电质量。
5 结束语
现阶段，分布式并网光伏发电系统发展迅猛，其年安装容量已达到世界总光伏发电安装容量的70%以上。分布式并网光伏发电系统相关领域的技术标准也在进一步的完善当中。尤其对于并网系统，权威的接地保护、孤岛检测以及电能质量标准是保障用户和厂商都可以进行安全操作测试的重要内容。本文对分布式并网光伏发电系统的概念、结构、分类等进行了分析，还提出了直接控制方法。据统计表明，这种直接控制方法对于提高白天高峰期用电的电网末端电压质量效果非常好。
综上所述，消除目前光伏发电中的缺陷刻不容缓，尽管这种直接控制相当复杂，但对其研究分析足够深入，这个难题也能够迎刃而解。提出切合实际的解决方法，更好地利用和保护可再生能源，以执行可持续发展战略。
参考文献
[1]王长贵.并网光伏发电系统综述（上）[J].太阳能，2008（2）：14～17.Wang Chang gui. Grid-connected PV generation system review （upper section）[J].Solar Energy， 2014（2）：14～17（in Chinese）.
[2]Schonardie M F，Martins D C.Application of the dq0 transformation in the three-phase grid-connected PV systems with active and reactive control[C]. Proceedings of 2008 International Conference on Sustainable Energy Technologies. Singapore：IEEE，2015：18～23.
[3]汪海宁，苏建徽，张国荣，等.光伏并网发电及无功补偿的统一控制[J].电工技术学报，2014，20（9）：114～118.
收稿日期：2018-7-6
作者简介：王晓儒（1990-），男，助理工程师，本科，主要从事配网运行管理工作。
关键词：分布式；光伏发电；直接控制
中图分类号：TM615 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）23-0070-02
1 引 言
分布式光伏发电系统是直接连接到低压配电网的光伏发电系统，由于它运行灵活、网损低的优点而被广泛使用，其规模在不断扩大。作为太阳能发电中的一个小类，太阳能发电包括光感应发电和光生物发电、光化学发电、光伏发电，而光伏发电只是太阳能发电的其中一种。光伏发电的原理和太阳能发电装置不一样，适用范围不同，在具体运用也不一样。
2 光伏发电并网
2.1 太阳能热发电与光伏发电的区别[1]
（1）发电原理和装置不一样。热发电是通过热量转换来驱动涡轮机发电的方法，主要部件是集热器或装置，是热转电的方式；利用半导体的光伏效应，光伏发电能将光能直接转换为电能，太阳能电池板是其基本组件，是光转电的方式。
（2）使用范围不一样。太阳能发电产生的电力与传统火电和水电相比具有很大的竞争力，适合大规模开发。此外，由于照明条件较高，热能的生产适用于具有良好照明条件的区域。光伏器件简单且对光线要求低，更适用小型化开发，也更合适分布式应用，洛阳智凯光电光伏发电的应用是很好的例子。
（3）在具体的运用上不一样。光伏发电已经形成产业化，利用技术更加成熟，更适宜在大范围使用推广。而目前，热发电还大都处在科研示范阶段，成本也处于极高的水平，规模化运用还需要时间。
2.2 光伏系统概述
通过将能量转换成将电力从太阳能电池引导至负载或输出至电网。系统由蓄电池、变压器、功率变换器、太阳能电池组成，其中功率变换器、太阳能电池是最重要的，而蓄电池、变压器的需求则由应用场合是否需要来决定[2]。
2.3 光伏并网发电系统
并网光伏发电系统包括继电保护装置、并网变压器、逆变器、直流斩波电路以及控制器光伏电池等。
（1）光伏并网逆变器
太陽能光伏系统中采用的是一种把太阳电池发出的直流电能变成交流电能的逆变器。这种装置转换后，交流电的频率、电压与系统提供给负载的交流频率、电压相同。逆变器包括电流型、电压型等许多类型。逆变器切断直流电力，直流侧的电流稳定不变的称为电流型，直流侧的电压稳定不变称为电压型，在太阳能光伏系统中通常采用电压型逆变器[3]。
（2）光伏电池阵列
作为光伏并网系统的主要部分光伏电池阵列，接收太阳光能并将其直接转换成电能，现阶段工程上为应用由特定数量的晶体硅太阳电池组件遵循一定的规则串、并联组成的太阳能电池阵列。
（3）现阶段的光伏并网发电系统，依照能量转换过程的数量可以分成单级结构与两级结构，也就是有没有DC/DC环节，如下：
①双级式：双级结构包括DC/AC和DC/DC部分组成。相比于单级结构，两级结构将MPPT功能与直流升压功能交给DC/DC来完成，同时将并网功能交给DC/AC部分来完成。光伏逆变器可由单级结构变化为两级结构，尽管环节和元件都增加了，但是也会使电能转换级数有所增加，这样不仅有利于跟踪控制最大功率点，还可以符合对输入范围的直流电压宽要求，还有利于满足逆变器在电网中的要求。
②单级式：单级并网逆变器通过DC/AC链路实现大部分功能，取消了DC/DC环节，如图1所示。因为采用单级结构的并网光伏逆变系统仅有一个环节可以进行能量的变换，在进行操纵时不但要将跟踪太阳能电池的最大功率点考虑进去，而且要确保电网输出电流的正弦度和幅值，对它的控制通常很复杂。要实现单级结构，现阶段可以采用两种办法：一种是提供直流侧电压的串并联充足的光伏阵列；另一种是将工频变压器加如到电网和DC/AC环节之间。以上两种方法都存在一定的问题如：加入工频变压器会导致系统损耗、成本和体积都增加；如果受光不匀光伏阵列会表现出热斑现象，这会使系统的安全受到严重的威胁，进而导致光伏阵列与地之间的漏电流现象更加严重。随着当今电力电子技术与数字信号处理技术的飞速发展，系统拓扑结构也在快速发展，控制方面的困难正在逐步被解决，在我国单级结构的光伏逆变系统已经成为光伏发电区域的一项重要研究内容。
分布式光伏发电并网，包含3部分：
（1）分布式发电：简单说就是把发电功率较小的发电单元发出的电加起来。
（2）光伏发电：光伏电池的直流电逆变成交流电。
（3）并网：交流电并上电网，就和火电厂发出的电卖给电网公司一样，不过并网要求高，光伏逆变器应该符合电网连接的电能质量谐波的交流电等一系列要求。
3 选取阻尼电阻
普通光伏发电连接到单相电网由逆变器、太阳能电池、交流电路和交流/直流电源组成。连接到电网的交流电路由一个子滤波器，一个双电感器和一个独立的变压器系统组成。子滤波器的主要作用是逆变器交流侧的高次谐波滤波器，电感的主要功能是控制传输系统向变压器隔离系统的主电网系统供电。分离变压器系统的主要功能是直流分量的分离。
抗收缩性对滤波器的阻尼有直接的影响，阻尼阻力的科学选择对连接到太阳能电池板的滤波器的稳定性起着重要作用。目前，使用电子接口的分布式应用的过滤系统大多是无源过滤器。一般的无源滤波器具有低通作用和高频分量衰减特性的优点。由于阻尼低，容易发生振荡问题，具有稳定性差的缺点。为了处理这个问题，在无源滤波器中安装一个阻尼电阻。 在选取阻尼电阻时，请考虑以下因素：耐冲击性，高频部件的衰减性能和抗收缩性的损失。较低的阻尼，阻尼能力的丧失，高频部件的衰减减少，以及减少对阻力的影响；相反，阻尼越大，抑制共振的效果越好，阻尼效果越好，高频衰减效果的降低以及相应的阻尼损失越大。在实际的选择过程中，必须根据两个因素分析交易损失，尽力选择最低阻力。
4 注入电网功率模型和直接控制方式以及影响
4.1 注入电网功率模型分析
光伏发现系统等效电路如图1所示。
基于图1，能够得到公式如下：
P■=-■cos？准■-■cos？准■+■cos（θ■+θ■-？准■）（1）
Q■=-■sin？准■-■sin？准■+■sin（θ1+θ2-？准12）（2）
其中，使？坠=θ1-θ2，基于单相桥逆变系统的特征，能够得到：
U1=m？坠UP？淄（3）
把（3）式带入（1）式和（2）式得到：
其中，不计光伏发电并网交流系统和逆变系统的损耗，基于瞬时功率平衡联系和脉冲宽度调制原理能够得到：
（4）（5）（6）式即注入电网功率模型。
4.2 直接控制方式
直接控制方法是在光伏发电运行区域图上依照并网点电压的大小直接选择运行点，选择运行点控制过程中的移相角和幅值调制比就是所需要控制的变量。在选择运行点时，不能随意指定，需根据推算出的功率平衡联系。同时，与运行点所对应的视在功率要达到逆变器容量的要求。选取光伏发电运行点要按照一定的规律，可依照并网点电压的大小确定好对应的运行点，并且绘制成表格给出。这样在检测并网点电压以及光伏阵列的有功输出时，就能够直接通过查表得到相应的控制变量，这样控制會变得更加可靠、简便。
4.3 直接控制法影响
直接控制方法能够很好的适应配电网的各项参数，在配电网中接入直接控制的分布式并网光伏发电系统之后，能够有效的实现无功补偿和有功发电的统一调控，这种方法与仅提供有功电力比较而言，它能够更明显，有效的改善供电质量。
5 结束语
现阶段，分布式并网光伏发电系统发展迅猛，其年安装容量已达到世界总光伏发电安装容量的70%以上。分布式并网光伏发电系统相关领域的技术标准也在进一步的完善当中。尤其对于并网系统，权威的接地保护、孤岛检测以及电能质量标准是保障用户和厂商都可以进行安全操作测试的重要内容。本文对分布式并网光伏发电系统的概念、结构、分类等进行了分析，还提出了直接控制方法。据统计表明，这种直接控制方法对于提高白天高峰期用电的电网末端电压质量效果非常好。
综上所述，消除目前光伏发电中的缺陷刻不容缓，尽管这种直接控制相当复杂，但对其研究分析足够深入，这个难题也能够迎刃而解。提出切合实际的解决方法，更好地利用和保护可再生能源，以执行可持续发展战略。
参考文献
[1]王长贵.并网光伏发电系统综述（上）[J].太阳能，2008（2）：14～17.Wang Chang gui. Grid-connected PV generation system review （upper section）[J].Solar Energy， 2014（2）：14～17（in Chinese）.
[2]Schonardie M F，Martins D C.Application of the dq0 transformation in the three-phase grid-connected PV systems with active and reactive control[C]. Proceedings of 2008 International Conference on Sustainable Energy Technologies. Singapore：IEEE，2015：18～23.
[3]汪海宁，苏建徽，张国荣，等.光伏并网发电及无功补偿的统一控制[J].电工技术学报，2014，20（9）：114～118.
收稿日期：2018-7-6
作者简介：王晓儒（1990-），男，助理工程师，本科，主要从事配网运行管理工作。