【正文】 （2）主從控制方式在集中控制方式的基礎(chǔ)上，給每個光伏微源都增加一個控制單元。同一個總控制單元控制各個光伏微源，因此各單元的電壓頻率和相位的偏差不大。因此，要對微網(wǎng)環(huán)流采取有效的控制方案， 抑制光伏微網(wǎng)環(huán)流控制策略大比例光伏發(fā)電系統(tǒng)多微源并聯(lián)控制主要解決微源之間的環(huán)流抑制和功率均分等問題[43]。由DSTATCOM和光伏微源組成的聯(lián)合控制系統(tǒng)可通過調(diào)度使光伏微源在供能的同時提供較大容量的無功功率，降低了電能質(zhì)量裝置的成本，改善了電能質(zhì)量，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。DSTATCOM裝設(shè)可抑制配電網(wǎng)公共連接點電壓的小幅波動，并且具有快速響應(yīng)的優(yōu)點，降低電網(wǎng)擾動對光伏電源的沖擊，提高供電品質(zhì)。光伏微源僅在在電壓跌落發(fā)生和結(jié)束時，由于有功無功解耦不完全，其無功輸出有些波動，如Qn1。設(shè)定的DSTATCOM的容量較小，不能維持無功負(fù)載造成的電壓跌落。DSTATCOM的補償容量為20kvar。通過以上所述的控制方式，光伏微源可配合聯(lián)合系統(tǒng)指令提供大容量分級的無功功率，在供能的同時，起到了無功補償?shù)淖饔谩２⑶壹僭O(shè)在不超過光伏額定輸出的條件下，光伏微網(wǎng)共有m級的無功量可以調(diào)度。無功智能級包含光伏控制器和DSTATCOM控制器，在受到?jīng)Q策級的指令后，調(diào)整控制器參數(shù)，使得執(zhí)行級的光伏微網(wǎng)和DSTATCOM輸出無功補償電流。 聯(lián)合系統(tǒng)的控制方法對于該協(xié)同控制系統(tǒng)來說，既含有連續(xù)子系統(tǒng)，同時包含離散子系統(tǒng)，它們之間相互作用，對兩者的動態(tài)性能也帶來影響，再加上光伏微源和DSTATCOM的響應(yīng)時間不同，因此，控制方法也相對較為復(fù)雜。其補償原理是，當(dāng)系統(tǒng)所需的無功在n級和n+1級之間時，在不超過光伏額定輸出的條件下，可按n級無功功率調(diào)度微網(wǎng)，進(jìn)行粗調(diào)。 聯(lián)合系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖系統(tǒng)給光伏設(shè)定提供的無功功率是分級的，在不超過其額定輸出的前提下，可通過控制給系統(tǒng)提供較大容量的無功功率，因此稱為系統(tǒng)的離散子系統(tǒng)。但由于其逆變電路和控制電路的鉗制作用，當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生擾動時，光伏電源不能提供瞬間的電壓支撐[40]。從仿真結(jié)果可以看出，配置SVC的光伏發(fā)電系統(tǒng)能快速抑制電壓波動，明顯優(yōu)于傳統(tǒng)PI控制下的效果。 仿真參數(shù)系統(tǒng)參數(shù)R/WL/mHC/mF電網(wǎng)等效阻抗負(fù)載Ra=Rb=Rc=La=Lb=Lc=SVC(TCR)SVC(FC)R2=R5=R7=RH=L2=L5=L7=LH=C2=C5=C7=25CH=19輸出濾波器R0=L0=2(a)采用傳統(tǒng)的PI控制算法，并網(wǎng)逆變器不具備諧波補償功能。式()為保證SVC電壓調(diào)節(jié)器的輸入Ve瞬態(tài)響應(yīng)超調(diào)較小的目標(biāo)函數(shù)。 遞推積分PI控制器，電壓設(shè)定值與SVC的補償電壓VSL和電網(wǎng)電壓Vrms的差值Ve作為遞推積分PI控制器的輸入量，電網(wǎng)電壓Vrms作為控制的反饋量。 SVC遞推積分PI控制器 在光伏發(fā)電系統(tǒng)中，受到光伏電源功率波動、負(fù)載變動、SVC電容器投切等影響，電網(wǎng)電壓是波動的。光伏并網(wǎng)逆變器具有和APF相同的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)[33]，本文選擇功率控制即PQ控制作為分布式光伏發(fā)電的控制方式。 配置SVC的高品質(zhì)光伏發(fā)電裝置的基本結(jié)構(gòu) 單相等效電路逆變型光伏電源和FC+TCR型SVC組成了配置SVC的高品質(zhì)光伏發(fā)電裝置。 光伏發(fā)電系統(tǒng)與SVC的優(yōu)化配置及其交互影響近年來，靜止無功補償裝置SVC廣泛應(yīng)用于大容量集中式光伏電站進(jìn)行電壓調(diào)整和無功補償，并且取得了較好的效果[31]。當(dāng)、之間的相角差比較小時，很小，可以忽略，因此有 （）考慮實際情況下，有： （） 有無功補償時的矢量圖，從圖上可知，可以控制無功補償裝置的輸出電流，使在幅值上與相等，即。 光伏電源、負(fù)荷和補償系統(tǒng)等效電路圖為便于分析， 光伏并網(wǎng)補償簡化電路圖令整體等效負(fù)載電流，整體等效負(fù)載的視在功率，整體等效負(fù)載吸收的有功功率為，整體等效負(fù)載吸收的無功功率為。由于光伏發(fā)電的大規(guī)模滲透，增加了電能質(zhì)量治理裝置的控制難度，傳統(tǒng)的電能質(zhì)量治理點不再適用，控制方式也需要改進(jìn)[29]。大比例的光伏發(fā)電并網(wǎng)使配電網(wǎng)電能質(zhì)量惡化，可能會造成電網(wǎng)電壓偏差以及諧波污染等，但是光伏發(fā)電和電能質(zhì)量治理裝置聯(lián)合運行也能改善系統(tǒng)的電能質(zhì)量。鑒于太陽能光伏發(fā)電的大量并網(wǎng)和考慮其自身的缺陷，將會不可避免的給電網(wǎng)帶來沖擊，電網(wǎng)電能質(zhì)量本身將會受到嚴(yán)重的影響；另一方面，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各種精密電子儀器和數(shù)字化電器設(shè)備在用戶中的大量使用，對電力系統(tǒng)的供電可靠性和電能質(zhì)量也提出了越來越高甚至苛刻的要求[27]；因此，有關(guān)電能質(zhì)量治理問題的研究被提上日程。本章分析了多微源并網(wǎng)的情況下，微網(wǎng)環(huán)流的產(chǎn)生機理，環(huán)流不可避免，而且會導(dǎo)致功率不均，帶來電能質(zhì)量問題。（4）將各個外圍點連接起來，雷達(dá)圖就繪制好了，可以根據(jù)雷達(dá)圖的面積、周長來對評估點進(jìn)行電能質(zhì)量的綜合評估。因此，在判斷同一個系統(tǒng)綜合電能質(zhì)量時，指標(biāo)的排列順序應(yīng)相同。它是一種典型的圖形分析方法。諧波畸變指標(biāo)的計算表達(dá)式為: （） （）（5）電壓波動指標(biāo)ID定義ID ,a,ID ,b, ID ,c, (α= a ,b ,c)分別為公共連接點 a ,b ,c 三相電壓波動的統(tǒng)一型指標(biāo)值；τD ,L 為規(guī)定的電壓波動限值；τD ,a 為電壓波動實測值。進(jìn)而電壓偏差指標(biāo)可以表示為: （） （）某段時間內(nèi)的光伏發(fā)電系統(tǒng)的統(tǒng)一型電壓偏差指標(biāo)可以定義為 （）（2）頻率偏差指標(biāo)If類似地, 以τf ,u 和τf ,d 分別為光伏并網(wǎng)公共連接點處電壓頻率上、下偏差指標(biāo)計算值。電能質(zhì)量綜合評估主要由指標(biāo)體系和評估方法組成。由于各光伏微源輸出電流不相等和各光伏微源之間存在環(huán)流，負(fù)載電流得不到均分。從上述分析可以得出，光伏微源之間形成的環(huán)流與負(fù)載無關(guān)，只與逆變模塊的輸出電壓的矢量差和輸出阻抗有關(guān)，大小與逆變器的輸出阻抗成反比，與輸出電壓的矢量差成正比。可見若時，環(huán)流增大了電源功率器件級輸出濾波器的電應(yīng)力，環(huán)流較大時甚至可能會使得微源無法正常工作。這里假設(shè)兩微源的等效阻抗相等，即，兩微源的相位差。有功環(huán)流會降低微網(wǎng)中微源的實際帶載能力，無功環(huán)流會增大電源功率器件級輸出濾波器的電應(yīng)力，較大時會使得微源無法正常工作。孤島效應(yīng)會產(chǎn)生比較嚴(yán)重的后果，在大比例光伏電源接入配電網(wǎng)的情況下，快速檢測和防止孤島效應(yīng)對提高電力系統(tǒng)電能質(zhì)量有十分重要的意義。主動式檢測和被動式檢測為目前檢測孤島效應(yīng)的兩種方法。從用電安全與電能質(zhì)量考慮，孤島效應(yīng)是不允許出現(xiàn)的。因此，在光伏并網(wǎng)離網(wǎng)模式切換的過程中，不同步或者能量缺額會造成較大的電壓波動，出現(xiàn)較大的電壓電流沖擊，這對逆變器和系統(tǒng)電能質(zhì)量都是不利的。逆變器的控制模式從電壓型切換成電流型。為了給敏感和重要的負(fù)載提供不間斷的交流電，需要在這兩者之間進(jìn)行切換。由于光照強度、溫度等因素具有極強的不穩(wěn)定性，光伏發(fā)電的輸出電流和電壓也具有間歇性與不穩(wěn)定性。注入的直流電流分量會對電網(wǎng)中的變壓器等許多電氣設(shè)備造成致命的傷害。目前，對于三相不平衡的治理，更多的是使用靜止無功補償器（SVC）的補償方法，與以往使用變壓器、投切固定電容器及電抗器的方法相比，具有調(diào)節(jié)范圍寬、動態(tài)性能好、可靠性高、阻抗連續(xù)可調(diào)等優(yōu)點，特別適合于可變的不平衡負(fù)載。不對稱的負(fù)荷經(jīng)分解成為正序、負(fù)序和零序三組分量，由于負(fù)序分量的存在，對系統(tǒng)電氣設(shè)備將產(chǎn)生不良影響，諸如電力變壓器效率降低，繼電器保護(hù)裝置誤動作等。如果經(jīng)檢測無法滿足國家標(biāo)準(zhǔn)，需要采取加裝濾波裝置等相應(yīng)措施。在輸出功率≥50%額定功率，電網(wǎng)波動5%情況下，如SG100K3型逆變器的交流輸出電流總諧波分量（THD）3%。將光伏電源等效為一個內(nèi)阻無窮大的諧波電流源進(jìn)行分析，考慮電源出力變化的影響時，在接入位置不變的情況下，饋線上的電壓諧波總畸變率VTHD由分布式光伏電源的總出力決定，總出力占總負(fù)荷的比例越高，則同一饋線沿線各負(fù)荷節(jié)點VTHD越大。選擇光伏電源并網(wǎng)接入點作為評估點，以表示負(fù)荷無功增量，電壓波動可表示為： （）同樣，當(dāng)光伏電源并網(wǎng)后，配電網(wǎng)出現(xiàn)擾動時，以表示并網(wǎng)后接入點的短路容量，則并網(wǎng)后接入點的電壓波動可表示為 （）（2）對電網(wǎng)諧波的影響 光伏發(fā)電系統(tǒng)直流電逆變成交流電并網(wǎng)時，會產(chǎn)生諧波，造成諧波污染[22]。但是隨著供電電網(wǎng)中分布式光伏電源的滲透率增加，提高了系統(tǒng)的整體短路容量。一般情況下，線路兩端的相位移不大，近似于其水平分量，其垂直分量可忽略，由此可得電壓的相對變化率為： （）從上式可以看出，電壓相對變化率取決于，即為對系統(tǒng)供電電壓造成沖擊的三個要素。分布式光伏電源的不穩(wěn)定性對并網(wǎng)接入點的影響是最大的，因此，以此點來評估電壓變化。如果配電網(wǎng)系統(tǒng)中含有大比例的光伏發(fā)電時，會使得線路上的負(fù)荷潮流發(fā)生波動且變化較大。一般而言，在電網(wǎng)中引入少量的分布式光伏電源對整個電網(wǎng)不會構(gòu)成太大的影響。本章詳細(xì)介紹了逆變器的軟硬件設(shè)計，系統(tǒng)調(diào)試和實驗結(jié)果。第4章，本章研究了抑制微網(wǎng)環(huán)流的控制方法和多逆變器并聯(lián)運行的控制策略，使光伏發(fā)電系統(tǒng)中各模塊輸出電壓的幅值、相位盡量一致。第3章，本章首先對電能質(zhì)量治理裝置與光伏發(fā)電裝置的交互影響進(jìn)行了研究。伴隨著分布式光伏電源接入，各種擾動同時引入配電網(wǎng)，從而對系統(tǒng)的電能質(zhì)量產(chǎn)生嚴(yán)重影響，主要會造成供電電壓不穩(wěn)定、諧波污染、三相電壓不平衡以及無功功率不平衡等方面的問題。儲能裝置及必要的用戶電力裝置是維持微網(wǎng)無功和電壓平衡、實現(xiàn)模式平滑切換、降低并退沖擊的重要措施。文獻(xiàn)[18]提出了一種逆變電源無線并聯(lián)控制方案，有效的實現(xiàn)了逆變電源的并聯(lián)同步運行，該控制技術(shù)通過檢測逆變電源本身的輸出功率來對輸出電壓幅值和頻率進(jìn)行下垂控制，均分負(fù)載電流的效果很好，逆變電源之間的環(huán)流很小。文獻(xiàn)[15]介紹了一種分布式發(fā)電逆變器控制技術(shù)，在非線性負(fù)荷或者網(wǎng)絡(luò)失真的情況下，可以使輸出電壓低諧波失真，從而改善諧波問題。由于并網(wǎng)逆變器和有源濾波器具有相同的主電路結(jié)構(gòu)，文獻(xiàn)[13]提出在并網(wǎng)逆變器的控制算法中加入濾波環(huán)節(jié)，使其在供能的同時具備濾波的功能。文獻(xiàn)[12]利用光伏并網(wǎng)逆變主電路的特點,將光伏并網(wǎng)的發(fā)電控制與無功補償、有源濾波相結(jié)合,在有效地進(jìn)行光伏并網(wǎng)發(fā)電的同時,還可以對電網(wǎng)中的無功和諧波進(jìn)行補償或抑制,進(jìn)而提高電網(wǎng)供電質(zhì)量。而且，光伏微源本身具有功率響應(yīng)積極，有功無功分別可調(diào)等優(yōu)點，可以擔(dān)當(dāng)一定的電能質(zhì)量調(diào)節(jié)任務(wù)，與電能質(zhì)量治理裝置聯(lián)合使用，可以改善系統(tǒng)的電能質(zhì)量。為了對光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的電能質(zhì)量進(jìn)行有效控制，國內(nèi)外專家一直很重視電能質(zhì)量的檢測問題，并且進(jìn)行了較為深入的研究。（1）電能質(zhì)量問題機理和檢測研究光伏電源與傳統(tǒng)的電網(wǎng)電源不同。 光伏發(fā)電并網(wǎng)電能質(zhì)量治理研究現(xiàn)狀 隨著光伏發(fā)電近年來的迅速發(fā)展，光伏發(fā)電并網(wǎng)所產(chǎn)生的電能質(zhì)量問題引起了國內(nèi)外專家的關(guān)注，揭示分布式光伏發(fā)電引起的單一的電能質(zhì)量問題機理的研究較多。21世紀(jì)初，我國光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)迎來了快速發(fā)展的新階段。我國光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展經(jīng)歷了兩次跳躍。新的可再生能源法規(guī)定了光伏發(fā)電上網(wǎng)電價，大大推動了光伏發(fā)電市場和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，成為了繼日本之后光伏發(fā)電發(fā)展最快的國家。美國是最早制定光伏發(fā)電發(fā)展規(guī)劃的國家。豐富的太陽輻射能以其獨有的優(yōu)勢成為人們重視的焦點。改善電能質(zhì)量的技術(shù)是建立在電力電子技術(shù)，計算機控制技術(shù)的基礎(chǔ)上的，而分布式光伏發(fā)電也正是建立在這些技術(shù)上。另外，大規(guī)模光伏并網(wǎng)發(fā)電引起的微網(wǎng)環(huán)流和孤島效應(yīng)將在電網(wǎng)中引入新的電能質(zhì)量問題，嚴(yán)重危害著電力系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。伴隨著大比例或大功率分布式光伏電源的引入，電能質(zhì)量問題不可避免。分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)，有助于分布式發(fā)電技術(shù)的大規(guī)模推廣應(yīng)用。我國經(jīng)濟(jì)正處在飛速發(fā)展時期，能源需求量在未來幾十年將迅速增加，因此，發(fā)展新能源對我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展十分重要。并且在我國“十一五”期間 “分布式能源系統(tǒng)微電網(wǎng)技術(shù)研究”獲得了國家863高技術(shù)基金的資助，“分布式發(fā)電供能系統(tǒng)相關(guān)基礎(chǔ)研究”獲得了973國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃項目的資助，分布式發(fā)電理論和技術(shù)將成為我國能源領(lǐng)域的熱點研究課題。因此，電力系統(tǒng)將發(fā)生巨大的改革，分布式發(fā)電將成為未來電力系統(tǒng)的重要研究方向。無論從能源還是環(huán)境的角度考慮，太陽能發(fā)電最終將以替代能源的角色進(jìn)入電力市場。目前，全世界都在開發(fā)可再生能源如風(fēng)能、太陽能、海洋能、地?zé)崮艿?，這些能源不僅用之不盡，而且不排放有害物質(zhì)，可以用來替代傳統(tǒng)能源，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。此外，這些傳統(tǒng)能源的大量使用已經(jīng)給人類的生存環(huán)境帶來了嚴(yán)重的污染，如溫室效應(yīng)、臭氧層破壞等。隨著人類生活水平的提高和社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對能源的需求日益增長。 Island effect。系統(tǒng)調(diào)試和實驗結(jié)果表明，逆變器能夠穩(wěn)定運行，控制方法能滿足并網(wǎng)發(fā)電的需要。本文對抑制微網(wǎng)環(huán)流的控制方法和多逆變器并聯(lián)運行的控制策略進(jìn)行了研究，提出了一種解決功率耦合問題的辦法，采用基于旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)的虛擬V/f控制策略，把電阻和電抗均考慮在內(nèi)，能實現(xiàn)有功功率和無功功率的解耦。本文首先分析了高滲透率下光伏發(fā)電并網(wǎng)對配電網(wǎng)電能質(zhì)量的影響，給出了一套可供評判其電能質(zhì)量的指標(biāo)體系，提出了一種基于雷達(dá)圖法的電能質(zhì)量綜合評估方法。太陽能具有資源豐富、不受地域限制、對環(huán)境友好等優(yōu)點，受到世界各國重視。√不保密□。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。光伏電源并網(wǎng)電能質(zhì)量問題及其交互影響研究作者：日期：