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摘要：太阳能光伏发电产业是一个具有非常广阔前景的行业，不仅可以有效地对于太阳能资源进行利用，而且能降低其他能源的消耗，减轻污染，非常符合当今世界经济、环保的发展需求，所以今后需要进一步加大对于太阳能发电系统的研究，使得更多的先进技术得到具体应用。利用现代科学技术，加强对光伏发电各个环节的控制和管理，有效提高系统稳定性，实现光伏发电有序接入电网。基于此本文分析和阐述了太阳能光伏发电系统控制问题。
关键词：太阳能;光伏发电系统;控制问题
中图分类号：TM615文献标识码：A
1、太阳能光伏发电系统优势
由于太阳光在地球大部分都可以照射到，因此太阳能分布极其广泛，只要有太阳光存在就可以取之不尽;在能量转换的过程中，太阳能光伏发电没有中间环节，发电过程比较简单;重要的是，光伏发电本身不排放如废水废气之类的任何物质，对环境友好，是真正绿色环保的新型可再生能源。因此，太阳能光伏发电与地热能发电、生物质能发电和核电等新型发电技术相比，太阳能光伏发电其优点非常明显，具体具有有以下主要优点：
（1）太阳能分布非常广，只要有太阳照耀的地方就可以用太阳能光伏发电系统，不受地域的限制。（2）在光伏发电的过程，不需要进行水冷却的缓解，这是其特殊优势，尤其在缺水的边疆地区和特殊场合供电，如可以安装在戈壁和交通不便的山村，并且光伏发电的设备还可以与建筑物相结合，不需要单独占地，进而节省了土地资源。（3）光伏发电系统的工作性能稳定，可靠好，使用寿命长，晶硅体太阳能电池组寿命可长达20-35年。
综上，发展太阳能光伏发电，无论是对经济发展还是社会建设都具有着极为重要的意义。
2、发展现状
在世界范围内，太阳能光伏发电正逐渐成为能源供应的主体。预计到2030年，在世界能源消耗中，可再生能源将占到在总世界能源消费能耗中的30%以上，而在所有的可再生能源中，太阳能光伏发电将占33%以上;到21世纪末，可再生能源将占在总世界能源消费能耗中的80%以上，而太阳能光伏发电在所有的可再生能源中将占75%以上;由此可见，太阳能光伏产业在能源领域是具有极其重要的战略地位。在我国，根据2017年国家能源局发布“可再生能源发展十三五规划实施的指导意见”（国能发新能【2017】31号），截止2016年底，我国已经建成各类光伏发电共计249.5GW。2017年至2020年，任计划新增光伏146.5GW，其中光伏电站（含领跑者计划）86.5GW;分布式光伏60GW。
2018年1月，国家发展改革委办公厅国家能源局综合司下发了《开展分布式发电市场化交易试点的补充通知》。通知指出，分布式发电市场化交易有三种可选的模式。各种模式交易规则分别如下：
1.分布式发电项目与电力用户进行电力直接交易的模式。
2.分布式发电项目单位委托电网企业代售电的模式。
3.电网企业按国家核定的各类发电的标杆上网电价收购并在110千伏及以下的配电网内就近消纳的模式。
该通知的下发，为分布式发电的市场化交易进一步鋪平道路，意味着光伏发电距离平价上网越来越近。
4、太阳能光伏发电系统有效控制措施
4.1光伏发电的合理规划技术
大规模光伏电站的布局对电网规划也有影响。就电网规划而言，针对大规模光伏集中式并网，在光伏发电规模较小时，主要通过超高压或高压输电送入本省电网的负荷中心，需要同步加强省内超高压电网建设;随着光伏发电规模的增大，需要送入区域电网内消纳时，除了加强省内电网外，还要加强区域电网内跨省互联;随着光伏发电规模的进一步增大，还需要规划包括特高压直流在内的跨区外送通道，实现光伏发电大规模跨区外送。为提高输电通道的利用效率，需要综合考虑与区域内的水电、风电、火电等各类电源配合，实现协调运行和外送。
针对规模化光伏分散式并网，调整配电网结构设计成为需迫切解决的问题，如何合理规划含光伏发电系统的智能配电网是必须考虑的重要因素，同时，光伏的布点及容量等也应与配电网的规划协调。随着城市光伏屋顶发电和光伏建筑一体化的增多，城市电网的规划应该留有充分余地。
科学、合理地配置电力系统中光伏发电、常规火电、水力发电、抽水蓄能以及其它储能设备的容量、布点，并计及负荷需求侧管理等，发挥大规模光伏接入后网-源-荷的综合效益，是现阶段推进光伏开发建设必不可少的环节。
4.2分布式光伏发电有功无功控制
大规模光伏并入电网后，其出力的不确定性增加了电网有功、无功运行控制的难度，需在分析大规模光伏接入对电网运行控制影响基础上，结合光伏电站和调度主站的建设现状，设计适应大规模光伏接入的有功频率控制和无功电压控制系统架构;研究制定光伏数据采集通信机制，提出适应电网多种控制需求的光伏有功/无功控制模式及控制性能评估方法，以此建立横向集成光伏信息采集与监视、光伏有功/无功控制功能，纵向贯穿调度端和厂站端的光伏综合控制系统;将光伏发电纳入大电网自动发电控制（AGC）和自动电压控制（AVC）系统，实现调度主站对光伏电站的有功、无功闭环控制，提升大规模光伏接入后的频率、电压质量以及发电经济性，其中，光伏电站实时信息的上传下达是解决调度控制问题的基础。
4.3光伏发电：逆变器容量配比设置
在光伏电站实际设计中，可以考虑将光伏发电：逆变器的容量配比设计成1.2-1.4：1，当光强很强，逆变器额定运行功率时，即转入“限功率运行”状态，不会对电网和逆变器造成损害;而且，光伏发电的波形不再是波动形状，而是“恒功率运行”，如下图所示。此配比方式下，光伏电站的运行对于电网的调度更有好处。
4.4有效的孤岛保护控制
光伏逆变器能够将电池组件发出的直流电逆变为与电网频率相同，满足电网电能质量要求的交流电，从而让光伏发电系统能与公共电网连接。但是由于太阳能光伏发电系统具有一定的独立性，当外电网需要维护和检修的过程时，就会处于断电状态，而这时如果太阳能发电系统依然处于运行状态，就会形成孤岛效应。对于这个问题，为了对光伏发电系统进行有效控制，就需要在逆变器具备有自动侦测功能，即防孤岛保护。一般这种侦测分为主动和被动两类，主动侦测就是逆变器主动释放一个信号，观察电网是否正常运行;被动检测就是当电网的功率和电压出现异常情况，而导致光伏发电系统的电压、相位等情况发生改变，而做出的判断。
5 小结
随着光伏发电在电力系统中装机容量所占比例越来越大，它对电力系统规划、仿真、调度、控制的影响也引起人们极大关注。光伏发电呈现“规模化分散开发、低压接入、就地消纳”以及“大规模集中开发、中高压接入、高压远距离外送消纳”两种方式并存格局，对电力系统的影响无论从深度还是广度而言都将是深远巨大的。
在此背景下，加强光伏发电的有序规划管理，进行合理的技术控制，具有及其重要的意义。
参考文献
[1]吉荔.风光互补发电系统控制策略研究[D].天津科技大学，2016.
[2]曾珍珍.光伏发电系统最大发电量的智能控制[D].东华大学，2016.
关键词：太阳能;光伏发电系统;控制问题
中图分类号：TM615文献标识码：A
1、太阳能光伏发电系统优势
由于太阳光在地球大部分都可以照射到，因此太阳能分布极其广泛，只要有太阳光存在就可以取之不尽;在能量转换的过程中，太阳能光伏发电没有中间环节，发电过程比较简单;重要的是，光伏发电本身不排放如废水废气之类的任何物质，对环境友好，是真正绿色环保的新型可再生能源。因此，太阳能光伏发电与地热能发电、生物质能发电和核电等新型发电技术相比，太阳能光伏发电其优点非常明显，具体具有有以下主要优点：
（1）太阳能分布非常广，只要有太阳照耀的地方就可以用太阳能光伏发电系统，不受地域的限制。（2）在光伏发电的过程，不需要进行水冷却的缓解，这是其特殊优势，尤其在缺水的边疆地区和特殊场合供电，如可以安装在戈壁和交通不便的山村，并且光伏发电的设备还可以与建筑物相结合，不需要单独占地，进而节省了土地资源。（3）光伏发电系统的工作性能稳定，可靠好，使用寿命长，晶硅体太阳能电池组寿命可长达20-35年。
综上，发展太阳能光伏发电，无论是对经济发展还是社会建设都具有着极为重要的意义。
2、发展现状
在世界范围内，太阳能光伏发电正逐渐成为能源供应的主体。预计到2030年，在世界能源消耗中，可再生能源将占到在总世界能源消费能耗中的30%以上，而在所有的可再生能源中，太阳能光伏发电将占33%以上;到21世纪末，可再生能源将占在总世界能源消费能耗中的80%以上，而太阳能光伏发电在所有的可再生能源中将占75%以上;由此可见，太阳能光伏产业在能源领域是具有极其重要的战略地位。在我国，根据2017年国家能源局发布“可再生能源发展十三五规划实施的指导意见”（国能发新能【2017】31号），截止2016年底，我国已经建成各类光伏发电共计249.5GW。2017年至2020年，任计划新增光伏146.5GW，其中光伏电站（含领跑者计划）86.5GW;分布式光伏60GW。
2018年1月，国家发展改革委办公厅国家能源局综合司下发了《开展分布式发电市场化交易试点的补充通知》。通知指出，分布式发电市场化交易有三种可选的模式。各种模式交易规则分别如下：
1.分布式发电项目与电力用户进行电力直接交易的模式。
2.分布式发电项目单位委托电网企业代售电的模式。
3.电网企业按国家核定的各类发电的标杆上网电价收购并在110千伏及以下的配电网内就近消纳的模式。
该通知的下发，为分布式发电的市场化交易进一步鋪平道路，意味着光伏发电距离平价上网越来越近。
4、太阳能光伏发电系统有效控制措施
4.1光伏发电的合理规划技术
大规模光伏电站的布局对电网规划也有影响。就电网规划而言，针对大规模光伏集中式并网，在光伏发电规模较小时，主要通过超高压或高压输电送入本省电网的负荷中心，需要同步加强省内超高压电网建设;随着光伏发电规模的增大，需要送入区域电网内消纳时，除了加强省内电网外，还要加强区域电网内跨省互联;随着光伏发电规模的进一步增大，还需要规划包括特高压直流在内的跨区外送通道，实现光伏发电大规模跨区外送。为提高输电通道的利用效率，需要综合考虑与区域内的水电、风电、火电等各类电源配合，实现协调运行和外送。
针对规模化光伏分散式并网，调整配电网结构设计成为需迫切解决的问题，如何合理规划含光伏发电系统的智能配电网是必须考虑的重要因素，同时，光伏的布点及容量等也应与配电网的规划协调。随着城市光伏屋顶发电和光伏建筑一体化的增多，城市电网的规划应该留有充分余地。
科学、合理地配置电力系统中光伏发电、常规火电、水力发电、抽水蓄能以及其它储能设备的容量、布点，并计及负荷需求侧管理等，发挥大规模光伏接入后网-源-荷的综合效益，是现阶段推进光伏开发建设必不可少的环节。
4.2分布式光伏发电有功无功控制
大规模光伏并入电网后，其出力的不确定性增加了电网有功、无功运行控制的难度，需在分析大规模光伏接入对电网运行控制影响基础上，结合光伏电站和调度主站的建设现状，设计适应大规模光伏接入的有功频率控制和无功电压控制系统架构;研究制定光伏数据采集通信机制，提出适应电网多种控制需求的光伏有功/无功控制模式及控制性能评估方法，以此建立横向集成光伏信息采集与监视、光伏有功/无功控制功能，纵向贯穿调度端和厂站端的光伏综合控制系统;将光伏发电纳入大电网自动发电控制（AGC）和自动电压控制（AVC）系统，实现调度主站对光伏电站的有功、无功闭环控制，提升大规模光伏接入后的频率、电压质量以及发电经济性，其中，光伏电站实时信息的上传下达是解决调度控制问题的基础。
4.3光伏发电：逆变器容量配比设置
在光伏电站实际设计中，可以考虑将光伏发电：逆变器的容量配比设计成1.2-1.4：1，当光强很强，逆变器额定运行功率时，即转入“限功率运行”状态，不会对电网和逆变器造成损害;而且，光伏发电的波形不再是波动形状，而是“恒功率运行”，如下图所示。此配比方式下，光伏电站的运行对于电网的调度更有好处。
4.4有效的孤岛保护控制
光伏逆变器能够将电池组件发出的直流电逆变为与电网频率相同，满足电网电能质量要求的交流电，从而让光伏发电系统能与公共电网连接。但是由于太阳能光伏发电系统具有一定的独立性，当外电网需要维护和检修的过程时，就会处于断电状态，而这时如果太阳能发电系统依然处于运行状态，就会形成孤岛效应。对于这个问题，为了对光伏发电系统进行有效控制，就需要在逆变器具备有自动侦测功能，即防孤岛保护。一般这种侦测分为主动和被动两类，主动侦测就是逆变器主动释放一个信号，观察电网是否正常运行;被动检测就是当电网的功率和电压出现异常情况，而导致光伏发电系统的电压、相位等情况发生改变，而做出的判断。
5 小结
随着光伏发电在电力系统中装机容量所占比例越来越大，它对电力系统规划、仿真、调度、控制的影响也引起人们极大关注。光伏发电呈现“规模化分散开发、低压接入、就地消纳”以及“大规模集中开发、中高压接入、高压远距离外送消纳”两种方式并存格局，对电力系统的影响无论从深度还是广度而言都将是深远巨大的。
在此背景下，加强光伏发电的有序规划管理，进行合理的技术控制，具有及其重要的意义。
参考文献
[1]吉荔.风光互补发电系统控制策略研究[D].天津科技大学，2016.
[2]曾珍珍.光伏发电系统最大发电量的智能控制[D].东华大学，2016.