张磊
国家电投集团贵州金元威宁能源股份有限公司 贵州省毕节市 553100
摘要：我国电力行业最近几年发展非常迅速，推动我国整体经济建设快速发展的同时加速我国各行业的发展进程。大型并网光伏电站运维面临着各种各样的问题，如何对大型集中式地面光伏电站进行有效的防火管控，已经成为业内的高度关注的难题。
关键词：大中型并网光伏电站；安全防火管控
引言
我国电力行业发展至今取得的成就和成果遥遥领先其他发展中国家，为我国经济建设的快速发展奠定基础。光伏发电作为目前可再生能源的主要利用形式之一，具有随机性和间歇性的特点，其运行机理和常规发电机组存在较大差异，大中型并网光伏电站势必会对电力系统的安全稳定运行带来严峻的挑战。
1太阳能光伏发电的分类及系统组成
太阳能光伏发电发电模式分为光热发电和光伏发电；按照电能输送方式分为离网光伏发电系统、并网光伏发电系统和分布式光伏发电系统。并网光伏系统一般指光伏组件产生的直流电经逆变器逆变后，经升压站升压接入电网供用户侧使用。其主要特征是组件产生的电能直接并入电网，由电网对用户统一供电。太阳能光伏系统一般由光伏组件、直流汇流箱、逆变器、就地升压变、高压集电线路、开关站（或升压站）组成。光伏电站光伏组件按照一定方位角度安装在钢架结构上，将一定数量的光伏组件串联形成光伏支路，光伏方阵则是若干支路组件的集合。其中光伏钢架结构的倾斜角可固定和可调，具体依据项目可研执行。光伏组件一般由低碳钢化玻璃、EVA、太阳能电池片、背板材料、铝边框及接线盒组成。直流汇流箱的电气连接位置处于光伏阵列与逆变器之间，属于直流汇集设备，主要功能是将一定数量的光伏支路汇集为一路直流电，再送入逆变器直流侧，同时汇流箱兼具光伏支路电流电能检测和保护功能；逆变器指将直流汇流箱输送过来的直流电转化符合电网要求的工频交流电，并送至就地升压变低压侧，同时具备电能监测、电能质量调整、故障保护及自动并网功能；就地升压变压器用来将逆变器输送过来的低压工频交流电升为高压工频电，一般升压至10kV或35kV，然后高压集电线路将就地升压后的电能汇集至升压站或开光站；升压站是将高压集电线路输送过来的电能进一步汇集升压并入高压电网。一般只进行汇集电能不进行升压直接并入高压电网的电站，称为开关站。
2大中型并网光伏电站安全防火管控
2.1局部排序蚁群优化的光伏并网
经典的光伏并网矢量控制方式，可基于比例积分(PI)算法实现。这种算法实现过程较为简单，但是对于干扰的抑制能力较弱。与此同时，针对光伏并网过程中存在的非线性模型控制问题，学者也将非线性理论引入光伏并网的矢量控制过程中。例如，提出光伏并网过程的逆模型控制方法，提出基于光伏控制的并网模型控制方法，提出基于鲁棒理论的光伏并网模型控制方法，提出自抗扰光伏并网模型控制方法，提出光伏并网过程的模糊控制方法等。反推控制实质上是一种递归控制方式，其控制信号来自于计算机直接计算得到的“虚拟”信号，这种计算方式不需要通过硬件进行计算，因此可简化控制过程控制器结构的复杂度。同时，反推控制也是一类较为典型非线性控制策略，已有许多学者进行了这方面的研究。例如，提出一种模糊逻辑控制方法，主要针对非线性模型控制中存在的模型不确定性问题进行补偿控制，实现了非线性模型反推控制的性能提升；提出一种基于神经网络优化的反推控制策略，实现了对模型不确定性的自适应控制性能提升；提出基于Elman神经网络算法的反推控制策略，主要解决非线性控制中存在的参数和扰动不确定性带来的不利影响；提出基于滑模控制策略的非线性模型反推控制方法，主要针对非线性控制过程中存在的摄动不确定性问题，但是算法对于抖阵问题的解决不够理想。这些算法虽然取得了一定效果，但实际应用中也存在一定问题，其中的共性问题是参数的不确定性以及扰动现象的存在都会对系统控制性能带来不利影响。
2.2逆变器中漏电流减小的方法
1.增大共模电感。在共模电压一定的情况下，增大共模电感的值，可以有效抑制漏电流。但是增大共模电感值会导致光伏发电系统的成本及电感体积的增加。2.增大LC滤波器的滤波电容。滤波电容给逆变器内部的漏电流提供了一个低阻抗的通道。滤波电容的电容值越大，该路径中的漏电流越大，逆变器外部的漏电流就越小。但是采用大电容的滤波电容会相应增加成本，且电容值增大，无功功率也会增加，使流过电感与开关管的电流相应增加，这会增加光伏发电系统的系统损耗。3.选取合适的光伏组件。由于光伏组件对地的寄生电容值的大小是由光伏组件的封装材料决定的，挑选寄生电容小的光伏组件有利于降低漏电流。
2.3自抗扰控制器设计
自抗扰控制具有传统PID控制和现代经典控制的优点，自抗扰控制器不须要准确的数学模型就能够估算出系统的总体扰动，并对系统扰动进行实时补偿。自抗扰控制器一般分为跟踪微分器，误差反馈控制律，扩张状态观测器3部分。跟踪微分器为参考信号安排过渡过程，包括求取参考信号的微分信号，误差反馈控制律对系统的误差进行实时处理，产生系统的控制信号，扩张状态观测器需要对系统的总体扰动进行估计，估计后的扰动信号经过缩放对控制量进行补偿，被补偿过的信号是最终的控制信号。
2.4电网电压对称跌落时的控制策略
由于光伏逆变器有功功率的输出能力减少，PV阵列输出的功率不能全部送至电网，会抬高直流母线电压；但根据光伏阵列的P-V曲线可知，当直流母线电压升高后，光伏阵列将不再工作于最大功率点，从而降低了光伏阵列的输出功率，能够防止直流母线电压持续升高。由此可见，在电网电压跌落期间，单级式光伏电站PV阵列输出功率和逆变器输出功率能够重新平衡在一个新的直流电压上。极端情况下，光伏逆变器的有功输出为0，此时应使PV阵列的输出功率为0，而根据光伏阵列的P-V曲线可知，当PV阵列工作于其开路电压时，其输出的功率即可减小至0，且根据光伏阵列的设计，其开路电压小于逆变器的最大工作直流电压，系统依然能够平衡在新的直流电压上。
2.5光伏设备区重点严防
场区宜布置环形消防通道且保持消防通道畅通，光伏场区配备足够的灭火装置，光伏电站严禁吸烟、严禁明火，并在出入口、周界围墙或围栏上设立醒目的防火安全标志牌和禁止烟火的警示牌；集中敷设于沟道、槽盒中的电缆宜使用阻燃电缆，太阳电池组件表面应清洁，无杂物或遮挡；全面排查光伏厂区内设备隐患，消防设备防火隐患；有条件的可在光伏场区周围设置防火隔离带，阻止外部火源进入场区。针对站内有祭祀情况的，在传统祭祀节日前对祭祀地点附近进行除草；站内有耕种的，在收获季节重点防范秸秆焚烧带来的火灾风险，在条件允许情况下帮助农户尽快处理完作物秸秆。在祭祀、秋收等火灾易发季节和时段进行预防检查及应急处理，一旦发现电站附近有浓烟等情况，立即采用无人机巡查，及时发现隐患、控制险情。在入秋前即对光伏电站进行除草，并将清理下来的草外运，防止干枯的草在冬季和次年春季成为火源。同时，在除草时还要将电站围栏外面的草清理出防火隔离带，防止外火源蔓延到电站内。
结语
总而言之，加强大中型并网光伏电站安全防火管控，提升企业应急响应能力的目的，是保障光伏电站安全、平稳运行的重要手段。
参考文献
[1]苏明涛.光伏电站火灾危险性分析及防火对策[J].消防技术与产品信息,2013,8.
[2]江浪.多源信息融合的配电网故障诊断[D].武汉:华中科技大学,2015.
[3]韩奕,张东霞.含逆变型分布式电源的微网故障特征分析[J].电网技术,2011,35(10):147-152.