阮国威、缪新平
中国能源建设集团广东火电工程有限公司，广东省 广州
摘要：本文以变电站交直流电源改造建设基础上提出的，针对目前站用电源的重要性及双重化发展，提出了通过绿色能源光伏的持续性供电作为站用电源的可靠电力供应，提高电源供电的可靠性，保障站内设备的正常运行，通过站点的实际应用，也取得了明显的改善效果。
关键词：变电站；站用电源；光伏电源
1、引言
面对煤、石油等不可再生能源的日趋减少，太阳能等可再生资源的高度利用已成为世界各国主要的研究方向，光伏建筑一体化，是应用太阳能发电的一种新概念，简单地讲就是将太阳能光伏发电方阵安装在建筑的围护结构外表面来提供电力。根据光伏方阵与建筑结合的方式不同，光伏建筑一体化可分为两大类：一类是光伏方阵与建筑的结合。另一类是光伏方阵与建筑的集成。以河源站为例该站建在市中心，占地面积使用紧张，变电站站内开阔，建筑物无遮挡，光伏建筑一体化非常适合变电站[1]。
小型光伏电网可以增强电网综合服务的能力，推动主动式配电网的发展，实现能源优化配置，提高用电效率，促进节能减排，保证用户用电的可靠、低碳和经济。在变电站站用电系统中引入小型光伏系统，可以很好的促进变电站站用电系统的安全和节能，本章将结合站用电系统的特点，提出适用于河源站站用变电源系统的小型光伏系统。
2、光伏电源的优点
（1）、绿色能源。太阳能光伏建筑一体化产生的是绿色能源，是应用太阳能发电，不会污染环境。太阳能是最清洁并且是免费的，开发利用过程中不会产生任何生态方面的副作用。它又是一种再生能源，取之不尽，用之不竭。
（2）、不占用土地。光伏阵列一般安装在闲置的屋顶或外墙上，无需额外占用土地，这对于土地昂贵的城市建筑尤其重要；站用电负荷过重时，可以为站用变电源系统分担负荷[2]。
（3）、起到建筑节能作用。光伏阵列吸收太阳能转化为电能，大大降低了室外综合温度，减少了墙体得热和室内空调冷负荷，所以也可以起到建筑节能作用。因此，发展太阳能光伏建筑一体化，可以“节能减排”。
3站用变小型光伏电网系统的设计
3.1小型光伏电网系统电气主接线设计
光伏系统由以下三部分组成：太阳电池组件，充、放电控制器、逆变器、测试仪表和计算机监控等电力电子设备和蓄电池或其它蓄能和辅助发电设备。本文设计的装置是以DSP28335和STM32为核心控制器的小型光伏并网系统。流程图如图1所示，装置通过单晶硅太阳能板获取光能，在DSP28335和STM32的控制下，使太阳能板实现太阳能光线自动跟踪、最大功率点输出，尽可能获取更多的能量，并对光伏板输出电压的波形、幅值、频率进行处理，使电能质量更好[3-4]。电能在供给负载的同时，DSP28335不断检测输出电压、电流，在太阳能供能充裕时将多余的能量用于对蓄电池充电；在太阳能供能不足时，由蓄电池补充电能使负载正常运行。
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光伏发电系统，逆变后接入 380V 微电网交流母线。光伏发电系统按最大功率跟踪模式工作，当光伏发电量小于负荷用电量时，与储能系统和站用电一起共同给负荷供电；当光伏发电量大于用电量，给储能装置充电。
3.2光伏电池模型
建立光伏电池的数学模型，设定标准条件，参考光强下的短路电流变化温度系数，参考光强下开路电压变化温度系数，在Simulink仿真环境下，构造如图3-2所示的光伏电池仿真模型。其中S表示实际光照强度(M/m2)，T表示实际电池温度(℃)。UPV表示光伏电池工作电压(V)， IPV表示对应的光伏电池输出电流(A)，启动仿真，得到光伏电池的输出特性I-U、P-U随电池温度T的变化曲线如图3-3所示[5]。
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3.3光伏电池的MPPT控制方法的仿真
太阳能电池板输出的电压与电流是非线性关系，并且外界温度、光照强度等因素也改变其工作曲线，为了提高太阳能系统的效率并充分地利用太阳能电池，需要一控制系统使其工作在最大工作点。为了充分地利用太阳能电池，装置使用了最大功率点跟踪技术，控制芯片使用MPPT控制，使功率调节器的直流工作电压在每隔一定时间稍微变动，然后测量此时的太阳能电池的输出功率与前一次进行比较，就可以反复进行比较把功率调节器的直流电压控制成 使太阳能电池的输出电力始终很大。图3-4为光伏电池MPPT控制的总体框图。设定标准条件，图3-5为光伏电池MPPT仿真波形图，步长取为0.001[6]。
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光伏电源独立于站用电源系统之外，引入分布式的光伏电源，合理优化站用电负荷，可以有效提高了变电站经济效益，进而实现站用电系统安全运行和节能降耗的目标。
4、结论
变电站站用电系统可以为各类运行设备以及照明提供电力，站用电的稳定直接影响着变电站的安全运行。建设一套光伏站用变系统，除了节能、减排的意义外，还可以在传统站用电系统发生故障后，太阳能光伏发电系统不但能够持续维持变电站各种设备正常运行，仍然能持续地为变电站重要负荷提供长时间的电力供应，为站内人员的抢修及生产用电提供保障。本章节对站用变引入光伏发电系统的接线图进行了设计，并借助Matlab的Simulink仿真环境，验证了方案的的可行性，具有指导意义。
参考文献
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[2] 胡俊鹏. 光伏发电技术在变电站中的应用研究[D].山东大学，2013.
[3] 谢伟东. 变电站站用电源系统关键技术研究[D].华南理工大学，2010.
[4] 孟凡青，姜建民，许少伦，. 变电站仿真系统的应用研究与探讨[J]. 实验室研究与探索，2009，08
[5] 李超. 变电站交流系统故障分析及思考[J]. 电工技术，2015，09：21-23.
[6] 秦志英. 站用电接线及运行方式探讨[J]. 河南电力，2007，02：22-23.