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摘要：近年来，我国光伏发电的装机容量不断扩大，光伏发电的系统占比不断提高，已成为我国重要的能源形式之一。由于光伏出力具有随机性和波动性，光伏并网后将冲击电网自动化控制系统，需分析其影响，以保持光伏并网后系统的稳定运行。
关键词：光伏并网；电网自动化；电压控制；发电控制
近年来，传统能源不仅存在能源紧缺问题，还带来了环境污染问题。全球能源结构转型势在必行，清洁能源正逐渐取代传统能源。太阳能因节能减排、取之不尽的特性深受人们喜爱，未来我国将进一步扩大光伏发电的应用范围。同时，光伏出力的随机波动性影响电网的运行，主要集中在自动发电控制系统、自动电压控制系统及自动稳定控制系统等方面。因此，研究光伏并网对电网自动化控制系统意义重大
1.光伏并网概念介绍
近些年来，我国大力宣传新能源的使用与普及活动，将太阳能、风能作为主要动力输出，减少煤炭、石油等资源的开采量。其中，太阳能资源成本低、无污染，适用于多个能源领域，在国家政策的支持下，光伏发电产业越来越多元化。光伏并网，即光伏发电并网，是借助太阳能进行传统发电活动的正向补充，能够对经济环保、资源节能等方面，带来积极作用，在各个国家与地区间全面推广。光伏电站系统是一种很好的新能源利用系统，它是指一种利用晶硅板、逆变器等电力元件组成特殊材料，将太阳光能转化为电能，并向电网输送电力的光伏发电系统，是国家大力支持的绿色电力开发能源项目。以某地光伏并网的统计数据来看，按照年日照时间2000小时计算，若其标称容量为1千瓦，则其发电效率可达1300kWh/kW。
2.光伏并网对电力自动化控制系统的影响探讨
2.1光伏并网与自动发电控制系统
（1）模拟光源跟踪控制系统
因地球自转，对于同一地点而言，不同季节不同时间点，太阳光的照射角度是不一样的，只有让太阳能电池方阵时刻正对着太阳才能保证光照强度最高，因此要设计光源跟踪系统，使太阳能的利用率达到最大化。本系统的模拟光源跟踪控制系统主要由3盏日光灯（模拟早、中、晚三个时间点的日照）、太阳能模拟追日跟踪传感器、太阳能板水平和俯仰传动机构、直流电动机（配减速箱）、三菱FX2N可编程控制器、按钮和继电器等组成。通过太阳能模拟追日跟踪传感器接收到的光线强度信号，利用PLC内设计程序进行比较，调整太阳能电池板的左右位置及仰角。
（2）基于DSP的并网逆变控制
并网光伏发电系统中电能是可以直接送入上级电网的，为此必须保证逆变器的交流电源输出与电网电压同频同相，因此并网逆变器有别于独立发电系统中的逆变器，必须特别设计。本系统采用基于DSP控制核心的并网逆变器设计方案。通过对光伏阵列产生的直流电压信号进行采集，并与逆变输出的交流电压进行比较运算，再与三角波载波信号合成生成SPWM调制信号，将光伏效应产生的直流电压逆变为稳定输出的正弦波交流电输出。为保证并网系统的有功功率输出最大化，同时避免其对公共电网的电力污染，拥有较好的电磁兼容性，设计并网逆变器时要考虑能对公共电网电压信号进行跟踪采集，保证并网逆变器输出的交流电流与电网电压波形保持同频、同相。为了保证逆变器输出与电网电压同频同相，必须实时采集电网的电压信号，由DSP检测到过零信号的上升沿时发出同步中断，以此时刻作为控制时间的基准点，即正弦波信号的起点。过零信号的采集处理是通过同步变压器降压得到电网电压信号，然后经滤波整形为同步方波信号，最后送至DSP的外部中断口进行检测。目前，我国光伏发电系统主要应用于边远山区，由于地理位置等原因，这些系统往往采取无人值守和维护的管理模式，因此对于并网型光伏发电系统而言，并网逆变器作为整个系统的控制核心就显得尤为重要。并网逆变控制设计必须保证系统具备一定的抗干扰能力、适应环境能力、瞬时过载能力以及对各种突发情况的保护功能等。
2.2光伏并网与自动电压控制系统
光伏参与电压调节最常见、有效的方法就是分散式电压控制防范。其工作原理是对当地的信息进行大规模收集，在大量信息数据做基础的情况下，对调控检测点的电网运作状态和电网控制的组织结构进行记录分析，对比不同影响因素所产品的不同结合以得出电网需要进行改正、控制的操作功能。
（1）分散式电压控制方法
在电网电压得到基础稳定发展的状态下对电压问题中没有用的通过功率因数进行吸取的方法可以有效的对电压进行控制。此外，面对不同的电压数据怨我不同的控制方法。当电压数据合格时采用功率因数控制的方法，当电压数据不合格时采用休息控制的方法。
（2）集中式电压控制方法
集中式协调电压控制方式的工作原理与主电网电压调控方式的工作原理一样，都是在知晓全电网的基础信息下，对电网的电压进行全面的调控，这样调控的方式具有科学性、全面性和高效性。对全电网的基础信息进行分析以得出电压制动的方法，在根据各个环节的相互配合对电压进行调控。同时，对不同的电网状态下所得出的不同解决方案，可以有效的对设备实施全方位的调控。
（3）协调式电压控制方法
随着时代的发展进步，传统的集中式协调控制方法已不同应对大量光伏接入的电网，同时，存在着一些运作缓慢和耗时长久的客观问题。为避免客观问题在设备操作时的影响对协调式策略进行了划分，分为短时间尺度实时控制和长时间尺度全局优化控制，传统的用长时间尺度全局优化控制，当下的用短时间尺度实时控制。
2.3光伏并网与自动稳定控制系统
光伏发电是利用太阳能电池的光伏板接收太阳光能并转换为电能的一种技术，是国家鼓励推广的新能源发电项目。光伏扶贫政策在我国很多地区得到了很好落实，不管是集中式的大规模光伏电站还是装机容量较小的分布式光伏，光伏的总装机容量在不断扩大。由于光伏出力的波动性和不确定性，需设置更多的辅助服务以保证光伏并网后的系统稳定运行。
为保持系统运行稳定性，电网都配备了相应的稳定控制措施，包括负荷的批量控制和多轮负荷切除等系统稳定控制装置。当系统的稳定运行受到挑战时，系统会启动负荷控制策略。依据安装负荷的重要程度和负荷在电网中的分布情况，实现分轮次切除，以保证系统的稳定运行。当系统中的光伏发电占比较大时，由于光伏出力时大时小，对系统中的控制稳定装置的控制性能和控制策略的要求也较高。负荷切除后，可采用储能装置、多能互补等多处措施，满足系统的弃光电量不过高的要求。
为使我国未来光伏发电向高质量、高比例的方向发展，还需解决以下几方面问题。第一，大电网向智能化、高效化方向发展，逐渐实现可再生能源友好型，即提高有间歇性的太阳能发电的并网率。在高速双向通信技术的基础上，利用先进的传感和测量技术、控制方法及决策支持系统，实现电网的智能化。第二，做好国内的区域互联，强化清洁能源开发消纳，而微能源网是一个重要的发展方向。微能源网是能源互联网最核心的子单位，可通过能源存储和优化配置，实现本地能源生产与用能负荷的基本平衡，实现按需与公共电网的灵活互动。
结语
综上所述，相对于传统能源技术来说，光伏发电不产生环境污染，且应用安全性比较高。该项技术采用太阳能原料，可靠性与稳定性高，且运行期间不会产生噪声污染，不会受到地域与资源分布的影响。我国多数地区都可以应用太阳能资源，相应扩大光伏发电的发展前景。由于光伏发电具具备可持续性特点，会持续提升能源结构的占比。所以必须采用光伏并网处理方式，持续扩大光伏并网的规模，促进光伏产业的发展。
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