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摘要：我国新能源技术不断发展，为了提升光伏发电系统并网效果，需要做好调频控制，本文就光伏发电调频技术及其运行成本进行了分析，以期为新能源技术科研同仁提供一些参考。
关键词：光伏发电系统；调频技术；运行成本
引言
我国近年来光伏技术不断发展，新能源光伏发电并网应用越来越普及，为了保证并网稳定性，在光伏发电并网中可以应用的调频技术较为多样，近年来的光伏调频技术还在不断发展更新，为光伏稳定发电且降低生产成本提供助力。
1光伏发电系统调频控制的作用
现在世界上传统化石能源能源正在逐渐枯竭，面临到的资源问题越来越严峻。人们需要尽快从各种方法来寻找新的能源来代替旧的能源，才能让社会可持续发展。光伏发电是一种新能源发电技术，在目前这种环境问题日趋严峻的条件下，能够较大程度的改善环境资源浪费问题，应用前景非常广泛，是现在以及未来能源发展的重心。但是光伏发电在现阶段存在着很多还没有解决的问题，无论是原材料生产、还是发电调频的过程，有些问题亟待解决。在这些问题当中，首先就是光伏发电的系统本身并不稳定。实际应用中，每一个地区的电网对电能质量有很高的要求，光伏逆变器受到日照、降雪等环境因素的影响，无法稳定的输送符合电网要求的电能，上世纪70年代以后，研究人员就在研究电能质量。最理想的电网输出是稳定的、没有谐波的工频交流电。现代社会已经有越来越多高精尖的仪器设备，有的设备越是精细，越是有很高的用电要求，否则就会出现巨大的误差，甚至造成机械仪器的损毁。在进行电网建设的时候，技术人员必须考虑到实际应用需求，让公共电网能够满足每一个用户的用电质量要求。光伏发电不能避免谐波问题，整个电能转换过程产生的震荡和谐波会影响电能质量，影响用户的使用效果。光伏发电的工作环境是露天的，并且整个运作系统是非线性的。它无法完全满足电网在稳定性和安全性上的要求，一旦出现环境突变或者负载突变，都很容易造成电流电压的剧烈波动。一旦一些波动超出安全范围，系统稳定性就会大大降低，安全性也得不到保障。所以光伏发电系统从电网解列后，必须立刻检测，不要让光伏发电系统影响电网设备以及其他连接了电网的设备安全，以免造成更严重的损害、甚至人身伤害。光伏发电系统本身所处的环境很复杂，在使用时也要考虑很多不稳定性因素，开展工作时需要从多个角度出发，在光伏发电装机容量占比高的地区，光伏发电企业及电网公司要做好充分的准备以克服自身和外界的扰动，从技术层面做好光伏发电的准备工作，让光伏发电运转更加稳定，给光伏发电的长期持续发展奠定基础。
2光伏发电参与调频技术
2.1光伏电站单一调频
实际运行中光伏发电系统很容易受到周边环境影响，同时也会影响电力系统本身的频率。所以整体来说，电力系统必须有调节功率输出的能力，确保整个频率波动都是在系统限制的安全范围内。电力系统需要有更好的适应能力，能够响应频率变化。技术人员需要设计、选择合适的调频机组来适应工作需求。光伏电站运行的时候如果没有备用容量进行系统调频，可以通过其他方法来加强控制，提升光伏电站运行电压，让其可以超过最大功率电压工作，然后让光伏电站在减载状态下持续运行。工作人员要预留备用功率应对频率偏差，在频率波动时利用备用功率及时增大输出功率。另外，在紧急状态下光伏电站可以用减载运行模式和MPPT模式来做调节频率。让光伏发电能够更有效的参与电力系统的调频，增加光伏发电系统的实用性，让光伏发电系统有更强的适应性。
2.2综合 AGC 调频研究
光伏电站可以使用AGC系统来调节有功功率。但是整个调节系统不能够达到一次调频响应时间的要求，所以需要做好技术层面的改造。目前，在新能源装机容量占比较大的地区，电网公司已经按照一次调频的规定，要求下辖新能源场站分批次的进行快速频率响应改造工作，即在现有设备和网络通信构架的前提上，增设快速频率响应设备，该设备在电网正常运行时处于热备用状态，在电网发生频率扰动时将屏蔽AGC系统，并按照调频要求立即向逆变器下发指令，执行减载命令，并在限定的时间内执行到位。该装置同时提高了功率分配的精度，让调频工作和ADC系统能够互相配合，确保光伏电站可以有更高、更快的响应速度，从而能够更好的参与一次调频。
3光伏发电调频技术设计及成本分析
3.1光伏发电调频技术设计
3.1.1ＤＣ／ＤＣ变换器设计
双级式光伏发电系统由很多部分组成，包括了外部电网控制系统、DC/AC逆变器、光伏电池负载滤波器、Boost电路等等。其中Boost电路能够实现MPPT技术，是最为关键的核心，能够参与MPPT光伏逆变器的控制工作。DC/DC转换器是依靠两个控制回路来工作的控制器。其中内部回路包含了PI补偿器，能够通过增益调度策略来配合PV输出电流，让系统动态性能可以得到大大的提升。
3.1.2下垂与惯性响应控制
条件开关能够转换MP模式和功率控制模式，可以在实际运转中避免不必要的模式切换，减少功率消耗和性能损耗。
3.1.3光伏发电系统减载控制
大部分时候光伏发电系统都会持续运转在MPPT模式上，无论负载如何变化，都会保持一定程度的稳定运转。环境条件不变的前提下，系统输出就会有自己对应的、固定的功率。有的光伏发电没有多余的输出功率，就会实现减载运行。理论上光伏发电系统可以主动参与电网调频，变减载率调频控制的核心是功率控制，频率响应决定了输入信号，改变光伏直流电压可以有效控制输出功率。
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3.2成本控制分析
系统运行成本主要包括常规发电机的爬坡成本、启动成本、关机成本等其他成本因素。当增加电池和ＰＶ电源时，相应的成本自然上升，但在保证系统稳定的基础上，具有备用功率的ＰＶ电源则略显优势。通过ＣＶＸ优化分析，三种生产状态的成本如下图。
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光伏减载将导致其利用率下降，而经济成本与用电池储能调频相比显得尤为重要。近年来多晶硅生产全成本降至６０元／ｋｇ以下，领先企业降至５０元／ｋｇ以下。２０２０年光伏发电系统初始全投资成本可下降至４．３５元／Ｗ左右。减载光伏发电和储能电池两种调频措施的经济效益和运行模式。单从发电成本的角度分析，同样满足日负荷需求的情况下，增加减载光伏发电比储能电池的经济成本略低。若从造价投资成本考虑，减载获得１ＭＷ的备用容量比１ＭＷ储能电池成本优势明显。运行方式上，在较高光照时，光伏发电系统以固定的减载率储备功率参与调频。在低辐照度时，光伏发电系统通过改变减载率储备功率参与调频。
结束语
总之，在我国光伏系统不断发展中，光伏的调频技术在积极升级更新，在光伏调频技术应用的过程中可以通过系统设备的科学选择降低成本，并要尽量将减载操作及调频控制结合起来，提升系统整体运行安全性及经济性。
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