光伏發電系統防孤島技術

光伏發電系統防孤島技術主要可以分為三大類:外部孤島檢測技術(Remotetechniques，主動孤島檢測技術(Active techniques，和被動孤島檢測技術(Passivetechniques，其中主動孤島檢測技術和被動孤島檢測技術又統稱為內部孤島檢測技術 (Local techniques)。主動孤島檢測技術對電網施加擾動，成本低，可以有效減小盲區，但是擾動會導致電能質量降低，擾動力度太小，檢測速度慢，盲區大，擾動力度大，則電能質量差，也可能導致系統不能正常工作，所以主動孤島檢測技術要控制好擾動力度。被動孤島檢測技術，不影響電能質量，成本也低，但是盲區太大。我國要求併網逆變器採用主動孤島檢測技術和被動孤島檢測技術至少各一種，兩者結合，互相彌補。

基本介紹

• 中文名：光伏發電系統防孤島技術
• 外文名：The technology of the photovoltaic power generation system
• 類型：光伏發電
• 學科：能源
• 領域：新能源
• 作用：防孤島

簡介

近年來，太陽能光伏發電順應了當今時代的需求，發展前景廣闊，發展的非常迅速。就2001年到2010年間，全球裝機容量一直處於持續增長狀態， 2010年全球裝機容量累計增長率可達72.63 070，作為可在生能源中的第三大發電技術，光伏發電的增長率超過了其他可再生能源，國際能源署(IEA)預測到2015年可再生能源發電量將增至總發電量的1/3，繼煤炭發電後的第二大電力來源，約占煤炭發電的1/2，到203年將趕上煤炭發電量。近年來，隨著能源結構的逐步轉變，我國的光伏事業在政府的大力支持下的很快。我國的光伏產業正處於新興階段， 2010年中國光伏發電裝機容量比國內光伏發電裝機容量增長迅速，也發展2009年翻兩番還多。但是科技水平離已開發國家還有些距離，還在發展階段。太陽能光伏發電是太陽能的主要利用形式，它與電網並聯一同給負載供電，在陰天或夜晚電能不足時由電網供電，產能過剩時，不僅可以滿足用戶需求，還可以向電網供電，省去了蓄電池，不僅降低電力損耗，還可以節約占地空間。

併網光伏發電系統的孤島效應

孤島防護作為光伏逆變系統安全工作的一個必要環節，是限制光伏產業發展的一個重要因素之一。孤島是光伏併網發電系統中不可避免的現象，它的危害很大，嚴重時還可能會危及人身安全，所以我們必須重視孤島效應帶來的危害，並採取相應的防孤島措施。

1孤島效應

當電網正常工作時，電網與光伏發電系統一同給負載供電，但是當電網因檢修或者故障而停電時，系統處於光伏發電系統單獨給負載供電的情況，此時系統失去了電網的控制，處於失控狀態，這種光伏發電系統單獨給負載供電的情況叫做孤島效應。

在光伏併網發電系統中，光伏發電系統可等效為電流源，電網可以等效為電壓源，電網正常工作時，系統受到電網的鉗製作用，光伏發電系統總與電網保持一致。孤島後，系統不再受電網的控制。一旦發生孤島效應，處十失控狀態的光伏發電系統將會帶來很多危害。

2孤島效應的危害

反孤島功能是光伏發電系統必須具備的重要功能之一，孤島效應的發生帶來很多危害，使得孤島效應不得不引起人們的重視，在光伏發電系統的運行過程中，一旦發生孤島，可能導致的危害有:

(1)孤島發生後，電網停止工作，系統不再受電網控制，系統的參數會隨著逆變器與負載的功率匹配程度不同而產生不同程度的波動，波動大時，很可能損壞電力設備。

(2)電網停電後，電力維修人員進行檢修時，很有可能發生觸電事故，同樣，用戶的人身安全也無法保障。

(3)孤島後，負載的運行依靠逆變器單獨供應，若逆變器的容量小而負載容量大時，逆變器很有可能因過載而燒毀，造成財產損失。

(4)電網恢復供電後，光伏發電系統重新併網，很有可能會發生光伏發電系統與電網相位不同步的現象。

鑒於此，我們必須採取必要的措施來避免孤島的發生，防止孤島帶來的危害。

孤島的研究現狀

隨著光伏產業的飛速發展，反孤島技術也得到了飛速的發展。國內外的研究者們提出了各種各樣的反孤島技術，這些技術主要可以分為三大類:外部孤島檢測技術(Remotetechniques，主動孤島檢測技術(Active techniques，和被動孤島檢測技術(Passivetechniques，其中主動孤島檢測技術和被動孤島檢測技術又統稱為內部孤島檢測技術 (Local techniques)。

外部孤島檢測技術是檢測電網端的電網運行狀態，這種技術可靠性高，盲區很小，但是成本高，對於小型光伏發電系統並不適應。另外，外部孤島檢測技術需要依賴電網與逆變器的通信，這就需要裝置信號發生器和信號接收器，然而在電網端安裝設備的審批和手續很繁瑣。主動孤島檢測技術對電網施加擾動，成本低，可以有效減小盲區，但是擾動會導致電能質量降低，擾動力度太小，檢測速度慢，盲區大，擾動力度大，則電能質量差，也可能導致系統不能正常工作，所以主動孤島檢測技術要控制好擾動力度。被動孤島檢測技術，不影響電能質量，成本也低，但是盲區太大。我國要求併網逆變器採用主動孤島檢測技術和被動孤島檢測技術至少各一種，兩者結合，互相彌補。

低諧波孤島檢測技術

我國對於防孤島措施要求採用主動孤島檢測技術和被動孤島檢測技術至少各一種。在常用的主動孤島檢測技術中，主動頻率偏移法(即AFD法)是套用較多的技術之一。

傳統AFD法檢測原理：在併網光伏發電系統中，公用電網和光伏發電系統同時給負載供電，公用電網相當於電壓源，光伏發電系統相當於電流源，當系統正常工作時，公用電網對光伏發電系統起鉗製作用;孤島時，光伏發電系統將處於單獨給負載供電的狀態，不再受公用電網鉗制，所以系統的參數隨著負載和光伏發電系統有功、無功匹配程度不同而產生不同程度的波動。

未來孤島檢測技術發展趨勢和需求

國內外的學者們提出了各種各樣的孤島檢測方法，這些方法有可取之處，但是也存在缺點。外部檢測法可靠性高、盲區很小，但是審批和安裝比較麻煩，其高成本給光伏發電的發展增加了負擔，一般中小型發電系統不予考慮。主動檢測法檢測盲區小，但是它對電網進行干擾，強迫其發生變化，降低了電能質量。被動法成本低，不影響電能質量，但是盲區大。當負載和Pv的有功、無功接近或者匹配的時候，系統參數變化很小，處於正常閩值範圍內，此時被動法失效。所以我們需要突破的難點主要是無盲區、低成本、簡單易實現、對電能質量無影響的新型孤島檢測方法。

光伏發電系統近幾年來的發展成果有目共睹，但是發展的還不夠完全成熟，成本仍然高於市電價格，所以對於孤島檢測技術，成本不能太高檢測技術的優點，對孤島檢測技術未來的需求趨勢是:

(1)降低孤島檢測技術的成本，降低光伏發電成本。原理簡單，容易實現，這樣不會加重DSP的負擔，影響運行速度。

(2)克服被動孤島檢測技術的可靠性低的缺點，儘量減小自區，提高孤島監測技術的可靠性。主動孤島檢測技術主問題是對電網的諧波污染較嚴重，我們需要降低諧波污染，此外主動檢測技術可能還會導致功率因數降低，影響輸出效率等缺點，未來孤島檢測技術需要克服這些缺點。

(3)不僅適用十單個分散式發電系統，對十多個分散式發電系統也適用。

隨著科學技術的發展和社會各界尤其是政府的大力支持，光伏產業勢必越來越好，孤島檢測技術也會發展的越來越好。