光伏发电系统运行控制与协调策略分析 张弢 指导老师：刘东 (上海交通大学电气工程系，上海市200240：) 摘要：本文总结前人所做工作，进行整合并在此基础上提出综合考虑下的光伏发电系统孤岛与并 网发电控制与协调策略。本文从光伏阵列的伏安特性入手，提出模糊MPPT算法：从蓄电池充电 特性得到新的充电算法：针对并网点电压越限情况提出新的控制策略：由电压定向矢量控制方法 得出LVRT控制策略：最后进行光伏发电系统策略的总结。 关键词：模糊MPPT算法低电压穿越并网点电压越限充电控制策略 1.引言 文献[10]从系统结构与控制策略方面对 光伏系统的低成本与高效率方案进行了研究 文献[1]从光伏阵列的伏安特性，串联式 并提出了新的逆变器拓扑结构与高效的控制 并网拓扑结构等方面对MPPT算法与并网逆变 策略。 器进行了研究并提出改进MPPT算法与并网系 统设计方法。 2.问题的提出 文献[2]从控制策略方面对低电压穿越进 行了研究并提出了基于电压定向矢量控制的 由于光伏并网发电系统与传统发电装置 LVRT控制策略。 有着很大差异，与传统的火电、水电相比，其 文献[3]从控制策略方面对传统独立光伏 在固有特性与接纳方式等方面有着很大的不 发电与并网光伏发电策略进行了研究并提出 同，其大规模推广也会面临诸多问题。主要包 两种状态下都可应用的电压型控制。 括以下几方面： 文献[4]从控制策略方面对微电网孤岛运 (1)由于光伏发电系统通过电力电子变换 行时无功功率分配、电压和频率调整的实现进 器实现电能的变换，光伏阵列输出直流电转换 行了研究并提出虚拟同步机算法。 成的交流电会产生谐波，当光伏发电系统接入 文献[5]从控制策略方面对光伏系统的能 配电网时易造成谐波污染，当配电网内光伏电 量利用率与局部阴影的影响进行了研究并提 源容量所占比例较小时，可使谐波污染保持在 出了基于模糊PID的下垂控制方法与全局最 可控范围内。然而，随着光伏发电在配电网中 大功率搜索加局部功率跟踪算法。 的渗透率不断提高，各发电单元叠加所带来的 文献[6][7]从控制协调策略方面对蓄电 谐波含量可能会严重影响电能质量，同时，多 池储能与分布式光伏发电系统并网点电压越 个谐振源还可能激发系统内高次谐波的功率 限的问题进行了研究并提出了分布式与独立 谐振。 式光伏系统的充电控制策略与协调策略。 (2)光伏发电通过光伏电池把太阳能转化 文献[8]从控制策略方面对弱电网情况下 为电能，因此，光伏发电严重依赖外界环境， 并网点电压畸变对光伏系统双闭环控制的影 尤其是光照强度，由于外界环境处于不断变化 响进行了研究并提出了一种以滤除谐波为基 中，这会导致光伏发电站输出功率具有强烈非 础的解决方法。 线性和随机波动性，其此方面特性会对电网的 文献[9]从控制策略方面对功率控制策略 可靠性造成负面影响。一方面，这种波动性的 框架下的最大功率点跟踪控制进行了研究并 电源在电网中的接入会对电网电压稳定性构 给出一种电流环自适应给定的算法。 成威胁，随着其在电网中渗透率不断提高，可光伏发电系统运行控制与协调策略分析 张弢 指导老师：刘东 （上海交通大学电气工程系，上海市 200240；） 摘要：本文总结前人所做工作，进行整合并在此基础上提出综合考虑下的光伏发电系统孤岛与并 网发电控制与协调策略。本文从光伏阵列的伏安特性入手，提出模糊 MPPT 算法；从蓄电池充电 特性得到新的充电算法；针对并网点电压越限情况提出新的控制策略；由电压定向矢量控制方法 得出 LVRT 控制策略；最后进行光伏发电系统策略的总结。 关键词：模糊 MPPT 算法 低电压穿越 并网点电压越限 充电控制策略 1．引言 文献[1]从光伏阵列的伏安特性，串联式 并网拓扑结构等方面对 MPPT 算法与并网逆变 器进行了研究并提出改进 MPPT 算法与并网系 统设计方法。 文献[2]从控制策略方面对低电压穿越进 行了研究并提出了基于电压定向矢量控制的 LVRT 控制策略。 文献[3]从控制策略方面对传统独立光伏 发电与并网光伏发电策略进行了研究并提出 两种状态下都可应用的电压型控制。 文献[4]从控制策略方面对微电网孤岛运 行时无功功率分配、电压和频率调整的实现进 行了研究并提出虚拟同步机算法。 文献[5]从控制策略方面对光伏系统的能 量利用率与局部阴影的影响进行了研究并提 出了基于模糊 PID 的下垂控制方法与全局最 大功率搜索加局部功率跟踪算法。 文献[6][7]从控制协调策略方面对蓄电 池储能与分布式光伏发电系统并网点电压越 限的问题进行了研究并提出了分布式与独立 式光伏系统的充电控制策略与协调策略。 文献[8]从控制策略方面对弱电网情况下 并网点电压畸变对光伏系统双闭环控制的影 响进行了研究并提出了一种以滤除谐波为基 础的解决方法。 文献[9]从控制策略方面对功率控制策略 框架下的最大功率点跟踪控制进行了研究并 给出一种电流环自适应给定的算法。 文献[10]从系统结构与控制策略方面对 光伏系统的低成本与高效率方案进行了研究 并提出了新的逆变器拓扑结构与高效的控制 策略。 2．问题的提出 由于光伏并网发电系统与传统发电装置 有着很大差异，与传统的火电、水电相比，其 在固有特性与接纳方式等方面有着很大的不 同，其大规模推广也会面临诸多问题。主要包 括以下几方面： (1)由于光伏发电系统通过电力电子变换 器实现电能的变换，光伏阵列输出直流电转换 成的交流电会产生谐波，当光伏发电系统接入 配电网时易造成谐波污染，当配电网内光伏电 源容量所占比例较小时，可使谐波污染保持在 可控范围内。然而，随着光伏发电在配电网中 的渗透率不断提高，各发电单元叠加所带来的 谐波含量可能会严重影响电能质量，同时，多 个谐振源还可能激发系统内高次谐波的功率 谐振。 (2)光伏发电通过光伏电池把太阳能转化 为电能，因此，光伏发电严重依赖外界环境， 尤其是光照强度，由于外界环境处于不断变化 中，这会导致光伏发电站输出功率具有强烈非 线性和随机波动性，其此方面特性会对电网的 可靠性造成负面影响。一方面，这种波动性的 电源在电网中的接入会对电网电压稳定性构 成威胁，随着其在电网中渗透率不断提高，可