程舒啸 施志磊
无锡市产品质量监督检验院 江苏无锡 214000
摘 要：目前我们所使用的分布式光伏发电系统，其属于太阳能能源的有效利用方式，在现阶段社会各个行业中都有着极其重要的应用，对于整个发电系统的减耗增效工作有着十分重要的推动意义。本文基于此背景，对分布式光伏发电系统的控制以及检测孤岛故障的相关技术进行分析，以供相关人员的参考和借鉴。
关键词：分布式光伏发电系统；孤岛故障；检测与控制
前 言：
在现阶段的社会发展中，太阳能作为一种长期能源，其在分布、存储和零污染方面都有着十分重要的优势。而作为一种太阳能有效的发电方式而言，分布式光伏发电系统的应用就显得尤其重要，其在整体系统设计中强调的是就近用电、发电和并网等内容，因此其在实际的长距离传输降能和升压转换期间有着十分重要的积极意义。并且要想真正的实现并网发电，需保障在光伏逆变器的电压输出频率要与同相位电网的电压相同，而这就需要对其最大的功率点进行有效的跟踪与控制，同时解决孤岛故障，促进分布式光伏发电系统的有效应用。
1、分布式光伏发电系统的控制措施
一般在我们所使用的分布式光伏发电系统中，其具体的结构如图1所示，
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图1：分布式光伏发电系统结构示意图
随着电能需求量的提升，在整个全球资源分布不规律性和一些经济与安全性的共同影响下，传统的发电模式已经具有较大弊端，如成本较高、能耗量大和安全性与可靠性不足等，为了全面解决这些问题，世界各国都开始纷纷提出分布式发电的概念，经过多年的研究与发展，目前所谓的分布式发电是指发电容量较小、就近负荷和利用当地资源的高效、环保与经济、安全的一种发电形式，目前存在该系统的有热电联产发电站和可再生能源发电系统等[1]。由于其整体的输出容量受到太阳辐射的影响较大，因此在输出功率方面会存在时大时小的问题，并且随着电网中分布式光伏发电系统的渗透率逐渐提升，会促使在一个分布式发电系统中存在大量的光伏并网逆变器，并且会造成电压或者频率的波动甚至电压崩溃的问题，因此为了实现对这些问题的控制，目前有三种控制措施，具体如下。
（1）集中控制。在该控制措施中选择一个发电单位作为整体虚拟的领导单元，以此来收发一些在线得到的、离线计算或者更高一级的控制算法所得到的控制指令，随后根据其领导单元的作用将这些指令分发到系统中每一个单元中实现控制。目前典型的集中式控制措施包含最优的功率流控制和电压频率控制。但是这种控制方式的缺点在于成本的提升，要想实现该方法的控制，需要一个能够控制命令传输的有效系统，如果虚拟领导单元发生故障，会造成整个发电系统的瘫痪。
（2）分散式控制。在分散式控制措施方面，包含三种方法，分别为馈线功率流、电压频率下垂和最大功率点跟踪控制等。其对比于集中控制而言，鲁棒性相对较好，这种控制形式主要的信息来源是基于本地测量基础上所获取的，不会经历较长距离的控制和传输，可以将其控制效果最快速度的作用在控制对象上，实现实时控制。但是该控制措施的缺点在于，实际使用中，每个发电的单元都相当于独立被控制，各自之间不能形成一个协同工作的主体。并且在整个发电系统中发电单元如果数量过多，则很难使用该控制方法保障每一项单元都准确运行在合适的控制点上，以此难以满足现阶段的电网负荷要求和需求[2]。
（3）分布式控制。该方法是在本地通讯网络基础上，来收集一些所需的信息和指令的分发控制，将分散式与集中式控制优势进行集中，并且避开其他两种控制措施的弊端，在目前的系统控制中被重点关注和应用。这种控制模式不仅具有较好的鲁棒性，同时其也有着较好的经济性，原因在于其是利用本地的网络通信来进行信号的收集与命令的发放的，不需要进行长距离的信号传输，防止了信号传输期间出现的大量损耗问题。
2、孤岛故障的检测技术
现阶段所说的孤岛故障是指在停电期间（由于自然灾害或者线路故障的影响），由于电网停电的指令发送不到在电网终端连接的分布式光伏发电系统，在这种条件下运行会与本地产生一定的负载问题，这样则会造成难以被控制的供电孤岛，这种问题在目前的分布式并网发电系统中比较普遍，需要明确的是，该系统虽然隔离电网，但是却会进行电能的输送，进而导致电能的损耗，这样也就出现了目前电力系统中的“孤岛问题”，具体如图2所示。
图2：孤岛故障示意图
而对故障检测期间，目前主要分为两种方法，分别为远程检测和本地检测。
（1）远程检测。该方法主要是结合电网对于并网逆变器的控制，或者结合通信的方式来控制逆变器，并且在一定条件下停止并网发电的一种方法和模式，具有较高的检测效率，但是由于需要在电网上安装通讯附件，因此成本会相对较高[3]。
（2）本地检测。本地检测主要分为主动、被动和混合检测。其中被动检测法又被称为无源检测法，通过对并网系统被动的监控，通过该系统输出的电压和电流信号来实现检测，其具有原理简单、易于实现等优点，但是缺点在于在使用一种被动方式进行孤岛检测期间，一般会有着较大的检测盲区，容易漏检。由此提出了主动检测法。该方法基本思路是人为主动、周期性地施加某种干扰信号在发电系统中，结合所检测PCC位置的电能各项指标来判断是否发生故障。其主要的优点在于NDZ较小，但是缺点时会造成系统电能质量的影响，因此结合主动与被动的优点和缺点组合，发挥了其固有的优势，来进行混合检测法，提升孤岛故障的检测效果与质量。
结 语：
综上所述，分布式光伏发电系统具有其独有的特殊优势，在目前的发电系统中有着十分重要的意义和作用，因此在实际使用中，需要进行科学的系统控制，有效实施孤岛故障的检测技术，进而实现该发电系统的稳定与有效运行。
参考文献：
[1]陆佳.分布式光伏发电控制系统设计[J].自动化应用，2020(10):100-101+104.
[2]王芳. 分布式光伏发电站的并网控制技术与系统设计[D].河北科技大学，2020.
[3]刘锐杰.分布式光伏发电的现状分析及技术改进措施[J].化学工程与装备，2019(12):188+181.