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1、文 献 综 述姓 名： 学 号： 指导教师： 工程硕士论文：光伏发电系统对电能质量影响分析文 献 综 述摘 要：能源形势日益严峻的今天，光伏发电的作用与应用前景正日益得到社会的普遍认同，开展光伏发电的应用推广研究也更具有现实意义。由于光伏并网发电特性有别于常规发电方式，需要对并网光伏发电系统的特性进行充分研究，才能使太阳能发电资源得到最大程度的利用。不同于传统电源,光伏发电系统的输出功率存在间歇性和不确定性,并采用大量的电力电子换流装置和复杂的控制策略并网，这给电能带来了新的质量问题。对光伏系统结构、运行特性及控制策略的研究显得尤为重要。本文从三个方面对光伏发电系统电能质量进行综述。1、 光伏
2、发电系统2、 电能质量评价3、 电能质量控制关键词：光伏发电系统；光伏逆变器；电能质量1 引言 太阳能光伏发电具有许多传统能源无法比拟的优越性，已被公认是人类理想的能源。光伏发电的控制采用最大功率点跟踪控制策略，光伏发电的输出功率直接决定于光照强度，而光照强度在一天里随着时间和天气等因素的变化不是一个稳定值，所以光伏发电的输出功率是随着光照强度的变化而波动的。光伏发电的随机性，波动性，间歇性会引起电压波动、电压闪变以及频率波动等一系列电能质量问题。另外，由于太阳能光伏发电系统通过光伏组件将太阳能转化为直流电能，再通过并网型逆变器将直流电能转化为与电网同频率、同相位的正弦波电流并入电网，将直流电
3、能经逆变转换为交流电能的过程中会产生谐波，影响用户用电的电能质量，损害用户设备，造成经济损失。因此，研究光伏发电系统的电能质量情况，对推动绿色环保变电站的建设，推广太阳能光伏发电的应用，具有积极意义。2、 光伏发电研究现状进入21世纪，国内外专家学者对光伏发电做出了大量的研究，光伏并网发电一直是光伏发电研究的热点之一。针对光伏阵列的特点，文献1 Tae Yeop Kim, et al. A Novel Maximum Power Point Tracking Control forPhotovoltaic Power System under Rapidly Changing Solar Ra
4、diation J.IEEEInternational Symposium on Industrial Electronics,2001,2:1011-1014.针对光伏阵列的特点，提出了基于最大功率点跟踪(MPPT)的光伏阵列并网发电方案，采用电网电压前馈和电流跟踪技术，建立了相关的控制模型，实现了网侧电流正弦化且为单位功率因数。文献2 G.Grandi,C.Rossi,G.Fantini.Modular Photovoltaic Generation Systems Basedon a Dual-Panel MPPT AlgorithmC.IEEE International Sympos
5、ium on DigitalObject Identifier,2007:2432-2436.提出了一种并网光伏发电系统的模块化结构。基本的发电单元包括两块并行的光伏电池板和一个专用的buck-boost(或者fly-back)PWM变流器。提出一种基于扰动观察法的新型MPPT算法来调节光伏发电单元的工作点。多个光伏发电单元并联到一个装有标准有源滤波器的直流母线上，然后再连接到电网上。并网逆变器将直流母线电压逆变成一个适合的固定值，把各个发电单元发出的功率注入到公共电网上。每个发电单元都作为一个独立的转换器工作，各个单元之间或者单元与并网逆变器之间就不需要信号连接，提高了整个光伏发电系统的灵活
6、性。文献3 周德佳,赵争鸣,袁立强,等.300kW 光伏并网系统优化控制与稳定性分析J.电工技术学报,2008,23(11):116-122.则提出了在与电网电压矢量同步旋转的d-q坐标系下，应用同步矢量电流P-I调节器与电流前馈补偿的方法对公共节点并网电流进行闭环控制的同时又能快速稳定实现光伏阵列最大功率点跟踪(MPPT)，使系统具有良好的动态与稳态性能。文献4 Li-Shiang Lai,Wen-Chieh Hou,Ya-Tsung Feng,et al.Novel Grid-connectedPhotovoltaic Generation SystemC.Electric Utility
7、 Deregulation andRestructuring and Power Technologies,2008:2536-2541.提出了一种包括新的功率变换器控制策略、最大功率点跟踪和孤岛检测方法的并网光伏发电系统。新的功率变换器配置包括新开发的DC/DC功率变换器和DC/AC功率变换器。为了简化传统的抑制扰动和观察MPPT方法的电路，提出了一种新的用于光伏发电系统的MPPT方法，并应用在DC/DC变换器的控制上。类似于光伏发电这种采用逆变器接口的分布式电源，在控制方面通常有三种控制策略：PQ控制，V/f控制，Droop控制策略5 王成山,肖朝霞,王守相.微网综合控制与分析J.电力系统
8、自动化.2008,32(7):98-102.。PQ控制方式一般用于并网运行状态。在该状态下，微网内负荷波动、频率和电压扰动由大电网承担，各DG可以不考虑频率调节和电压调节，直接采用电网频率和电压作为调节基础，控制逆变器按照给定参考值进行有功功率和无功功率输出 6-7 马力.CCHP 及其所构成微网的运行特性研究D.天津大学.2008.董鹏.微网的控制与保护策略研究D.华北电力大学.2009.。V/f策略主要应用于独立运行和孤岛状态下的电压和频率调节。通过设定电压和频率参考值，在PI控制器作用下实时控制逆变器输出端口电压和频率，可作为恒压、恒频电源使用 8-9 陈理.分布式发电装置控制系统的设计
9、和研究D.浙江大学.2006吴子平.基于微型燃气轮机发电系统的微网控制与分析.华北电力大学硕士论文.2009.。Droop控制策略是将逆变器的控制方式模仿传统电力系统下垂特性，通过解藕有功功率无功功率与电压频率之间的关系进行系统电压和频率调节的方式。常见的是与传统同步发电机调节相似，采用有功频率(P-f)和无功电压(Q-V)的斜率控制方式 10 J.A.Lopes,C.L.Moreira,A.G.Madureira,etal.Control Strategies for MicroGrids Emergency Operation.2005 IEEE Intemational Conferen
10、ce on Future Power Systems l6-18 Nov.2005,pp:l-6.11Laaksonen,H.Saari,P.Komulainen,R.Voltage and Frequency Control ofInverter Based Weak LU Network Mierogrid,2005 International Conferenee onFuturePowerSystems,16-18 Nov.2005,6PP.。在光伏发电的电能质量研究方面，文献12 A.E.Curtright,J.Apt.The character of power output fr
11、om utility-scalephotovoltaic systems.Progress in Photovoltaics:Research and Applications.2008(16),pp.241-247.采用功率谱密度（PSD）法对较大规模的光伏发电系统的出力特性进行分析，比较了不同地域的光伏发电系统出力的区别。文献 13 S.Favuzza,et al.,Comparison of power quality impact of different photovoltaicinverters:the viewpoint of the grid.Industrial Techno
12、logy,2004.IEEE ICIT 04.2004 IEEE International Conference on,2004,pp.542-547.分析了较大数量的不同拓扑结构和控制方式的并网逆变器与电网之间的相互影响。文献14 Alejandro R.Oliva,Juan Carlos Balda.A PV Dispersed Generator:A PowerQuality Analysis within the IEEE 519.IEEE transactions on power delivery,vol.18,No.2,Apr 2003:525530.在IEEE519标准下分析
13、了一个分布式光伏发电系统，通过2台电能质量记录仪记录了其测量情况，进行了连接/断开测试，以及谐波仿真分析。3、 电能质量评估研究现状国内外对电能质量综合评价的研究焦点主要是如何合理地对电能质量分级，并科学、客观地将一个多指标问题综合成单一化问题。电能质量综合评价的质量等级评定，属于定性评价 15 陶顺,肖湘宁.电能质量单相指标和综合指标评估的研究J.华北电力大学学报,2008(03):25-29。学者们在将多维问题向一维加权归并时，采用了许多种不同的方法：如模糊数学法 16 贾清泉,宋家骅.电能质量及其模糊方法评价J.电网技术,2000,24(6):46-49.17 唐会智,彭建春.基于模糊理
14、论的电能质量综合量化指标研究J.电网技术,2003,27(12):85-88.，概率统计特征值法 18 江辉,彭建春,欧亚平,等.基于概率统计和矢量代数的电能质量归一量化与评价J.湖南大学学报 2003,(30)1:66-77.，模糊数学和概率统计与矢量代数相结合的综合评价方法19 陈磊,徐永海.浅谈电能质量评估的方法J.电气应用,2005,(24)1:58-61，层次分析法20 Yuan Xiaodong ,Zhao Jianfeng ,Tang Guoqing,et al.Multi - level fuzzycomprehensive evaluation of power qualit
15、y C.IEEE International Conferenceon Electric Utility Deregulation,Restructuring and Power Technologies 2004Hong Kong，层次分析法与模糊评价结合的方法21 赵霞,赵成勇,贾秀芳,等.基于可变权重的电能质量模糊综合评价J.电网技术,2005,29 (6):11-1622 谭家茂,黄少先.基于模糊理论的电能质量综合评价方法研究J.继电器,2006,(2):55-59，物元分析法23 丁立,赵成勇.物元分析在电能质量综合评估中的应用C.第三届电能质量（国际）研讨会论文集.中国标准出版社,2006，人工神经网络法和遗传投影寻踪法24 刘颖英.智能化电能质量综合评估方法分析与比较研究D.华北电力大学,2007等等。电能质量综合指标定义与管理，是定量评价。其电能质量综合指标定义的共同特点是以可接受的限值水平(合同限值、标准限值、监测平均值等)为基准，先将各类电能质量监测结果归一化，再取其最大值、或超过部分的累积值等为综合指标
