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摘要：为确保分布式光伏发电系统各项优势获得充分发挥，同时确保分布式电源配电网运行性能获得更好的提升，应对其并网电压进行有效控制。因此必须进行并网性能优化已经成为当前配电网运行性能改善的关键内容。对于配电网而言，当线路电阻相比电抗得到的结果较大时，将引起馈线潮流方向上出现线路电压减小的结果。加入光伏逆变器进行并网时，随着光伏出力的提高将在并网点处发生电压增大的现象，随着光伏出力提高到设定值后，更易引起并网点电压超过上限的结果。本文基于并网光伏逆变器效率影响因素综合分析展开论述。
关键词：并网光伏逆变器;效率影响因素;综合分析
1光伏发电单元结构
将1台逆变器控制的所有光伏电池板组成的阵列定义为1个光伏阵列;忽略光伏电池板之间输出功率的微小差异，将光伏电池板经汇流箱汇流后形成的2个同功率输出阵列定为2个光伏子阵，其中，1个光伏阵列由2个光伏子阵组成。光伏发电单元中光伏子阵通过控制器连接2台逆变器。在低光照下，控制器控制全部光伏子阵连接1台逆变器运行，另一台逆变器停运;随着光照增強，控制器控制光伏子阵并分配数量连接2台逆变器运行。光伏发电单元中通常将光伏阵列分为4个光伏子阵连接2台逆变器较为合理，既可减少开关数量又能灵活调度光伏阵列功率，可使系统控制在最优配置运行。
2线路阻抗匹配时控制策略
随着分布式光伏电源的广泛应用，电网连接模式也发生了快速改变，需采用不同的连接形式达到并网运行的效果，实现对电网的稳定供电过程。为不同发电单元配备了直流与交流转换器，大电网跟变压器和交流母线以PCC公共点实现连接的过程。将光伏并网逆变器按照并联形式进行连接并实施并网处理，本文按照并联的方式连接二个逆变器再探讨PQ（U）的电压功率控制模式。由于在实际运行过程中，一些电网线路会在长期使用后出现老化，由此导致真实线路阻抗与设定线路阻抗明形成明显差异，考虑到实际线路的阻抗是未知的，因此本文重点探讨了通过本地信号来预测线路阻抗的过程，同时识别了分布式电源线路的阻抗数据，以该线路阻抗为参考计算得到PQ（U）电压功率。同时根据控制策略给出的电压功率控制方式探讨了线路阻抗匹配与不匹配两种情况下对并联逆变器实施电压功率调控的方式，同时合理的监控措施保证所有光伏并网逆变器都具备达到电网电压偏差要求的并网点电压参数。
3案例设置
在Matlab/Simulink环境下建立额定功率为250kW的分布式光伏发电系统并网模型，电网的额定电压为120kV。光伏发电系统附近有1个250kW的负载，并网开关在开始仿真0.1s后自动断开，从而形成光伏孤岛效应的试验条件，仿真监视电网断开后的电压、电流和频率等光伏孤岛效应产生时的运行状态。改变负载参数可以改变负载与光伏发电系统的功率匹配情况;分别记录不同场景下光伏孤岛效应发生后2s内PCC处的电压和频率的变化情况;观察过/欠压、过/欠频是否动作，若动作，则记录动作时间，若不动作，则记录波动范围。针对前文中有功功率、无功功率不匹配的情况，分别仿真光伏发电系统在三相接地短路、两相相间短路、两相接地短路、单相接地短路及电网未发生故障自主脱网这些情况下孤岛效应检测的正确性。此外还要对孤岛效应检测方法的正确性进行分析，观察当光伏发电系统未脱网时，在三相接地短路、两相相间短路、两相接地短路、单相接地短路及负荷扰动下，是否会发生误判为孤岛的情况。
4电压控制效果
还需要进行模拟实验，以确定是否可以使用这些战略有效实现配电网电压控制。特别是在IEE33节点配电网中，从节点15的位置访问有效功率为2.5MW的光伏电源。负载为静态，使用三相平衡模型，逆变器功率最高2.5MVA，最低功率因数为0.98，节点电压上限为1.05p.u。在并网发展过程中，24小时照明强度呈正态分布变化，节点电压先上升，然后经过下降趋势，中午11：00 ～ 13：00最高可达1.058p.u。从逆变器输出功率来看，从11：20开始，逆变器进入无功补偿阶段，输出功率达到0.249MVar，将节点电压降低到1.05p.u。为了确认其他政策的有效性，请在节点18位置连接2.5MW，节点电压为1.075p.u，连接到新的光伏电源。节点电压超标后，逆变器首先进行无功补偿。设备最大功率达到最大值后，功率因数为0.99，设备输出为0.353MVar无功功率，电压仍然存在超额问题。随着设备进入最大功率调整阶段，逆变器的有效功率调整为2.45MW，输出无功功率为0.497MVar，节点电压超标问题仍未解决，设备开始减电。在设备功率减少到2.38MW之前，节点电压为1.0515p.u，满足电压控制要求。控制参数误差分析的情况下，电阻抗偏差和总线电压偏差均为1%，但为了准确的电压控制进行了修改。因此，从仿真结果可以看出，利用逆变器参数进行功率和无功输出调整，实现了正确控制配电网电压的目标。
5失效概率分布模型的逆变器
集中式逆变器的累积失效概率函数曲线和可靠度函数曲线相互之间相差不大;组串式逆变器的累积失效概率低于集中式逆变器的累积失效概率，而可靠度高于集中式逆变器，且特征寿命远高于集中式逆变器的特征寿命。1）同品牌的集中式逆变器的失效概率基本一致。2）组串式逆变器的失效概率远低于集中式逆变器的;组串式逆变器的可靠度高于集中式逆变器的;组串式逆变器的特征寿命远高于集中式逆变器的特征寿命。大型光伏电站同一型号、同一种类的设备众多，以设备失效概率分布为依据制定相应的设备检修策略及备品备件管理策略，可以降低光伏电站的备品备件库存水平及存贮费用，降低设备的检修维护成本，从而提高光伏电站的经济效益。本策略对优化光伏电站的设备检修管理具有一定的指导意义。
结束语
集中式光伏电站典型结构主要是由2台500kW集中式逆变器组成1MW发电单元，再由多个发电单元升压至35kV交流母线汇流后升压到110kV母线。在发电单元中汇流箱与逆变器之间加入控制器，实现逆变器之间协调控制，提高系统输出功率以及改善系统波形质量。
参考文献
[1]任明炜，吴函，刘翔宇.光伏并网用新型开关电感准Z源逆变器的研究[J].电力电子技术，2020，54（02）：80-84+119.
上海正泰电源系统有限公司，200000
关键词：并网光伏逆变器;效率影响因素;综合分析
1光伏发电单元结构
将1台逆变器控制的所有光伏电池板组成的阵列定义为1个光伏阵列;忽略光伏电池板之间输出功率的微小差异，将光伏电池板经汇流箱汇流后形成的2个同功率输出阵列定为2个光伏子阵，其中，1个光伏阵列由2个光伏子阵组成。光伏发电单元中光伏子阵通过控制器连接2台逆变器。在低光照下，控制器控制全部光伏子阵连接1台逆变器运行，另一台逆变器停运;随着光照增強，控制器控制光伏子阵并分配数量连接2台逆变器运行。光伏发电单元中通常将光伏阵列分为4个光伏子阵连接2台逆变器较为合理，既可减少开关数量又能灵活调度光伏阵列功率，可使系统控制在最优配置运行。
2线路阻抗匹配时控制策略
随着分布式光伏电源的广泛应用，电网连接模式也发生了快速改变，需采用不同的连接形式达到并网运行的效果，实现对电网的稳定供电过程。为不同发电单元配备了直流与交流转换器，大电网跟变压器和交流母线以PCC公共点实现连接的过程。将光伏并网逆变器按照并联形式进行连接并实施并网处理，本文按照并联的方式连接二个逆变器再探讨PQ（U）的电压功率控制模式。由于在实际运行过程中，一些电网线路会在长期使用后出现老化，由此导致真实线路阻抗与设定线路阻抗明形成明显差异，考虑到实际线路的阻抗是未知的，因此本文重点探讨了通过本地信号来预测线路阻抗的过程，同时识别了分布式电源线路的阻抗数据，以该线路阻抗为参考计算得到PQ（U）电压功率。同时根据控制策略给出的电压功率控制方式探讨了线路阻抗匹配与不匹配两种情况下对并联逆变器实施电压功率调控的方式，同时合理的监控措施保证所有光伏并网逆变器都具备达到电网电压偏差要求的并网点电压参数。
3案例设置
在Matlab/Simulink环境下建立额定功率为250kW的分布式光伏发电系统并网模型，电网的额定电压为120kV。光伏发电系统附近有1个250kW的负载，并网开关在开始仿真0.1s后自动断开，从而形成光伏孤岛效应的试验条件，仿真监视电网断开后的电压、电流和频率等光伏孤岛效应产生时的运行状态。改变负载参数可以改变负载与光伏发电系统的功率匹配情况;分别记录不同场景下光伏孤岛效应发生后2s内PCC处的电压和频率的变化情况;观察过/欠压、过/欠频是否动作，若动作，则记录动作时间，若不动作，则记录波动范围。针对前文中有功功率、无功功率不匹配的情况，分别仿真光伏发电系统在三相接地短路、两相相间短路、两相接地短路、单相接地短路及电网未发生故障自主脱网这些情况下孤岛效应检测的正确性。此外还要对孤岛效应检测方法的正确性进行分析，观察当光伏发电系统未脱网时，在三相接地短路、两相相间短路、两相接地短路、单相接地短路及负荷扰动下，是否会发生误判为孤岛的情况。
4电压控制效果
还需要进行模拟实验，以确定是否可以使用这些战略有效实现配电网电压控制。特别是在IEE33节点配电网中，从节点15的位置访问有效功率为2.5MW的光伏电源。负载为静态，使用三相平衡模型，逆变器功率最高2.5MVA，最低功率因数为0.98，节点电压上限为1.05p.u。在并网发展过程中，24小时照明强度呈正态分布变化，节点电压先上升，然后经过下降趋势，中午11：00 ～ 13：00最高可达1.058p.u。从逆变器输出功率来看，从11：20开始，逆变器进入无功补偿阶段，输出功率达到0.249MVar，将节点电压降低到1.05p.u。为了确认其他政策的有效性，请在节点18位置连接2.5MW，节点电压为1.075p.u，连接到新的光伏电源。节点电压超标后，逆变器首先进行无功补偿。设备最大功率达到最大值后，功率因数为0.99，设备输出为0.353MVar无功功率，电压仍然存在超额问题。随着设备进入最大功率调整阶段，逆变器的有效功率调整为2.45MW，输出无功功率为0.497MVar，节点电压超标问题仍未解决，设备开始减电。在设备功率减少到2.38MW之前，节点电压为1.0515p.u，满足电压控制要求。控制参数误差分析的情况下，电阻抗偏差和总线电压偏差均为1%，但为了准确的电压控制进行了修改。因此，从仿真结果可以看出，利用逆变器参数进行功率和无功输出调整，实现了正确控制配电网电压的目标。
5失效概率分布模型的逆变器
集中式逆变器的累积失效概率函数曲线和可靠度函数曲线相互之间相差不大;组串式逆变器的累积失效概率低于集中式逆变器的累积失效概率，而可靠度高于集中式逆变器，且特征寿命远高于集中式逆变器的特征寿命。1）同品牌的集中式逆变器的失效概率基本一致。2）组串式逆变器的失效概率远低于集中式逆变器的;组串式逆变器的可靠度高于集中式逆变器的;组串式逆变器的特征寿命远高于集中式逆变器的特征寿命。大型光伏电站同一型号、同一种类的设备众多，以设备失效概率分布为依据制定相应的设备检修策略及备品备件管理策略，可以降低光伏电站的备品备件库存水平及存贮费用，降低设备的检修维护成本，从而提高光伏电站的经济效益。本策略对优化光伏电站的设备检修管理具有一定的指导意义。
结束语
集中式光伏电站典型结构主要是由2台500kW集中式逆变器组成1MW发电单元，再由多个发电单元升压至35kV交流母线汇流后升压到110kV母线。在发电单元中汇流箱与逆变器之间加入控制器，实现逆变器之间协调控制，提高系统输出功率以及改善系统波形质量。
参考文献
[1]任明炜，吴函，刘翔宇.光伏并网用新型开关电感准Z源逆变器的研究[J].电力电子技术，2020，54（02）：80-84+119.
上海正泰电源系统有限公司，200000