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并网光伏系统技术规范综述
1.引言：
从最近的研究和文献中可以清楚地看出，化石燃料只能持续几十年。化石燃料的成本已经成为全人类面临的重大挑战。化石燃料不仅具有经济价值，而且还有环境影响，这显然使我们转向了替代能源。可再生能源（RES），如风能和太阳能，是可持续发展的最大替代品，如减少温室气体排放和长期经济效益。太阳能光伏产业是未来十年并网发电技术的主导类型，随着光伏并网发电成本的降低，光伏发电系统的规模不断扩大。随着光伏在电网上的渗透率的增加，最终达到数百兆瓦（GW）的互联容量，需要考虑多种方法，并且还以各种规模实施，以便可靠和经济地连接到电网。
由于许多光伏互联应用包括高渗透性的情况下，该过程需要进行足够严格的技术评估以识别和解决可能的系统影响。因此，除了降低光伏成本安装之外，标准化，简化设计改进，更好的电力电子以及简化电网集成程序等问题已经在改善光伏系统的经济性。
他们对文献中的光伏并网发电系统进行了大量的研究。本部分介绍了文献中最新的评论文章的比较。在研究了世界光伏电站发展的当前趋势的基础上，分析了电网故障穿越（FRT），电压，频率，有功功率和有功功率的比较。然后研究了电压稳定性、频率稳定性、有功功率调节和无功功率调节。最后对合规技术进行了调查。作者综述了微逆变器的光伏并网发电系统的技术要求，通过分析美国国家电气规程、标准和电网的互联应用，密歇根州的要求，即插即用光伏系统的障碍和解决方案，以及微逆变器。研究了负载与光伏功率之间的比率，与高入射光伏入网，并网逆变器和孤岛检测方法相关的可能的并发症。在标准和规格的逆变器并网光伏发电，光伏并网逆变器的拓扑结构，变压器和类型的互连，多电平逆变器软开关逆变器，和相对成本进行了分析。对巴西并网光伏系统的前景和挑战进行了回顾。主要集中在光伏并网发电系统的技术经济分析。回顾了光伏系统发展的技术壁垒。作者进行了关于并网和独立光伏系统分类，能源政策，光伏电池实施的多项技术，最大功率点跟踪（MPPT），能源管理，能源优化，能源储存相关问题的调查在光伏系统，混合光伏系统，环境和经济问题，操作和维护问题。参考文献提供的分析、解释，并对典型的分布式MPPT的介绍和集中式MPPT。在并网光伏发电系统的准则和标准中，研究了大规模光伏并网在电网中的作用，电能质量要求，保护方法和控制能力。可以看出，每篇论文大多只关注光伏技术规范的有限方面，目前还没有全面的综述。
本文对光伏并网发电系统进行了广泛的研究。本文的其余部分概述如下。第2节分析了光伏并网发电面临的挑战。本部分还介绍了一些集成解决方案。在第3节中，研究了PV集成的标准要求和网格代码。第4节分析了光伏并网逆变器的电力电子逆变器拓扑结构。最流行的三相逆变器在第5节中进行了研究。PV系统的大多数实现控制算法都在第6节中介绍。PV的未来应用在第7节中进行了研究。最后，本文得出8节。
2.太阳能光伏集成面临的挑战
尽管光伏发电的所有优点，它可能会对目前的电网有一些潜在的影响。太阳能被称为不可分解的资源。当需要时，不能控制这些类型的能量资源供以后使用。对输入的缺乏控制与注入电网输出功率的不可预测性有着直接的关系。产生按需电力的能力不足引发电力系统的稳定性和可靠性问题。使用可再生能源带来的一些挑战如图1 [ 18 ]所示。
从大量文献调查收集的信息显示，由于太阳辐射的间歇性的光伏输出功率波动是光伏并网的最重要的问题。因此，光伏系统大规模集成到配电网中会引入相应的电压调节问题，谐波，无功补偿，同步，储能，预测调度，负荷需求管理等问题。表1列出了配电系统中大规模光伏电站的技术挑战的分类。
分布式系统中的馈线保护协调高PV积分普遍使用分布式馈线测量和利用式了。通过评估的幅度和斜率为光伏逆变器的短路检测技术（d / dt）的光伏逆变器电流引入。为了防止短路电流的任何相反影响，该系统可以断开变频器或将逆变器光伏动态无功补偿器（STATCOM）。
挑战
网络性能
电力电子技术
调度能力
通信
电源质量
可靠性
图1.将可再生资源纳入时产生的挑战
更高的太阳能集成需要实现电池（和超级电容器）储能系统来补偿由于可再生资源随机性而引起的高能量（和高功率）波动。在文献中已经研究了用于以最小成本来计算电池能量容量以适应特定PV渗透水平的不同方法。增加使用可再生能源，尤其是光伏发电，导致了LV电网电池系统的实施。光伏发电的大规模集成有许多复杂的问题需要克服，因为光伏发电开始竞争，并及时取代更传统的能源发电方式，如煤炭、天然气和石油发电厂。
有各种类型的能量存储系统（ESS），可以与光伏系统一起使用，每一种在电网中都有其用途。这些成功的例子有：抽水蓄能（菲），压缩空气储能（CAES），飞轮储能（FES），电池或电化学能量存储（EES），液流电池储能（FBES），超导磁储能（中小企业），以及超级电容器或双层电容器（DLC）。
替代能源的成功取决于它所依据的工程设备和基础设施以及捕获和转换这种能源的能力。太阳能的可利用性取决于太阳的位置、太阳光线落到地球表面的角度以及云的位置。这些可更新资源的地方通常远离预期的人口区。这就需要在输电基础设施上进行广泛的投资，以确保生产的能源得到适当和安全的转移。为保证替代能源要实现以下目标如表2所示必须满足。
同样，为了可再生能源的成功，必须有适当的技术来实施。研究最多的技术需要二十至二十五年的示范和大规模商业化的可行性，才能实现在实验室外。原因是这些技术的许多过程必须在不同的操作环境中得到完善和优化。除了优化之外，所有这些技术还必须进行专利、测试、安全评估，必须获得土地采购，必须进行财务分析，以及在进行这种技术被商业使用之前必须进行其他几项研究。
2.1.光伏发电的应用现状
目前，如果不在节能和提高能源效率方面取得重大进展，今天的电网似乎不可能在简单的可再生资源上运行。
为了克服这个而使用可用的技术是使用其他分派的可再生资源，可以保留模式的一种运行方式。一些分派的可再生资源的例子有：水电，生物质能，地热能。
其他的一些解决办法是使用压缩空气储存、电池和在指定的太阳能热电厂使用熔盐。从这些方法的一些缺点包括在储能过程中的损失，转让和使用随着这些系统能够存储与当今可用的技术能量密度有限。
无法产生按需实时和无功功率，以发电机有旋转备用的方式，可以通过使用能量存储系统来补偿。因此，太阳能和风能等可再生能源所产生的电能可以储存，然后再利用，以承受负载平衡和可用能量。在当今社会，抽水蓄能设备几乎占据了美国大型储能系统的主流，然而，一些蓄电池储能系统也被称为（BESS）。
储能的应用已经称为他们提供了很多的辅助功能，如负载均衡、能力调峰、调压、无功支持、频率控制、旋转备用和电能质量控制，电力系统，何地需要。网格上的可再生资源可以通过引入产生的能量存储来解决功率波动的问题，其次是分布式分布的概念。
三.网格代码要求
光伏产能达到100吉瓦总量为全球2012，建立自己的只是其中的一个迅速增长的可再生资源。随着可再生能源大量注入能源电网，有必要保持电力需求的统一，以确保可靠性和稳定性。利用普遍和详细的标准，制定可再生能源纳入能源网格的具体指导方针。这些标准和所谓的网格代码有责任如：电压、频率稳定性、功率调节、应对非典型性能量系统的条件下，与系统恢复。以下是来自不同国家要求的主题。
3.1.IEEE 1547
标准IEEE 1547为连接区域电力系统（EPS）的所有类型的分布式分布式能源奠定了基础标准。一般来说，这种标准适用于分布式发电的10兆瓦，并规定了强制性要求。标准的主要目标是：互连和测试互连的技术要求。下面的章节将概述IEEE 1547的某些方面。
IEEE 1547-2014了Der间与电力网络的连接必须的先决条件。这个标准的重点主要是径向分布馈线互连。Der互联对配电网，IEEE Std 1547-2014需要所有零件应满足。
变电站电压正常分布。然而，根据IEEE 1547，光伏和风力涡轮机系统不应导致区域电力系统（EPS）在共同耦合点（PCC）积极设置电压。此外，德不应力区域电力系统电压操作范围的服务标准c84.1-1995以外（范围）。
面积EPS设计为径向单向功率流，从变电站到负荷。这将带来一个独特的挑战，因为可能会导致双向功率流，这可能会影响EPS电压。例如，如果产生的功率由德源是注入电力系统，负载电流将抵消和降低电压降在地区EPS；因为der，当地的EPS负载可以抵消和可能影响电压。此外，德源吸收（感应）和供应（电容）的无功功率为系统。这些情况加剧了IEEE 1547的要求，德不应积极调节电压的需要。
3.1.1.电压
对典型电压有系统响应要求。当检测到表4所示的指定范围内的电压时，应在指定的清除时间期间停止激活区域EPS。在异常情况下启动和停止该地区EPS der激励之间的时间称为结算时间。
3.1.2.频率
当电力系统频率在表5列出的范围内检测时，应在清除时间限制之前停止对区域EPS的通电。结算时间是时间的周期的开始和停止条件下加强地区EPS吐温。如果有一个地区EPS扰动，Der不允许连接到电力系统电压恢复到地区EPS在ANSI c84.1-1995上市规格（范围B）和频率：59.3赫兹到60.5赫兹的范围内。此外，系统应该包括一个固定的或可调节的延迟，最大时间为五分钟，这确保在表5中的EPS稳态频率和电压返回到上述范围之前，不重新连接。
3.1.3.电能质量
直流电流不允许大于PCC额定输出电流的0.5%。此外，在谐波连接处，将谐波电流注入到区域内的EPS中，如表6所示，研究了光伏系统直流电流注入和直流电压偏置对电网的影响。本文介绍一种用低频变压器的光伏应用的单相逆变器（LFT）的研究。总谐波失真（THD）是OV系统电能质量的又一举措。在阴天，电流THD值更大，甚至在网络中也没有谐振。
3.1.4.孤岛
利用光伏发电是电力系统中最重要的问题之一。孤岛发生时，线路断开，通电时由一个（或多个），而每股收益的部分电从EPS的其余部分切断。如果不迅速发现这种情况，可能会带来危险的安全状况。在无意的孤岛过程中，该岛应有重新认识意外岛的方法，并在岛屿创造的不到两秒钟内停止激活EPS。
其他一般要求如下。IEEE 1547-4.1.3：德应与地区EPS并不会造成任何的电压偏差在PCC大于该地区的plusmn;EPS额定电压5%。此外，不可接受的闪烁不应为其他客户在面积EPS上产生。IEEE 1547-4.1.5：地区EPS不应被德而面积EPS不带电。IEEE 1547-4.1.7: An accessible, lockable, and clearly distinguishable disconnection device shall be provided to disconnect Area EPS from DER. IEEE 1547-4.1.8.2：互联系统应该能够承受的电流和电压在协议在IEEE标准c37.90.1-2012或IEEE标准卡c62.41.2-2002适用规定条件的膨胀。IEEE 1547-4.1.8.3：连接并联，系统应该能够容忍的互连系统额定电压的220%。IEEE 1547-4.2.1：DER单位应停止通电的地区EPS电路连接故障的地区EPS。IEEE 1547-4.2.2：Der应该停止通电的地区的面积比EPS，EPS重合闸前。IEEE 1547-4.2.2：Der及其联动系统注入直流电流不应大于额定电流的0.5%，PCC。
3.2.德国的电网规范
本节将查看德国网格代码。这项研究选择了德国，因为该国在2012年保持世界排名，成为可再生资源的第三大投资国。安装了7.6兆瓦的太阳能，使之成为世界上最大的太阳能电池。
网格代码的目标是保持安全和网络运行的可靠性符合要求的能源经济法（ENergiewirtschaftsgesetz EnWG）。网格代码允许现场计算该厂与中压电网连接的最小和最大功率。网格代码指定应动态地支持网格。更明确地说，光伏系统必须有能力在故障期间保持连接，在故障发生时支持或提供无功系统，并在故障停止后吸收类似或更小的无功功率。
关于德国电网代码中的PV系统（指定为2型工厂）；当电压降到0%伏和150毫秒的持续时间时，它们不能断开网络。图2显示范围为断开，和Der必须保持并网系统的范围。如果超过临界电压1的电压降，必须保持稳定和连接。电压降到临界值2以上，但低于临界值1时，也应通过。根据网络操作协议，该范围可使用某些选项：
除此之外，网络操作员应有一个设定点，必须从任何操作点到达。发电厂必须能够在额定输出功率的10%或更小的水平上降低功率。
如图3所示，当系统频率升至50.2赫兹以上时，输出功率必须减少。电源复位应具有梯度40% /赫兹的瞬时可用功率减少，不得增加直到频率低于50.05赫兹。对于大于51.5赫兹和小于47.5赫兹的频率，发电厂应与电网断开。
3.2.1.静态网格支持
发电厂必须有能力在电网连接点以下的位移因数下，在所有运行点提供无功功率：cos (phi; ) = 0.95underexcited to 0.95overexcited .
无功功率只能在进料运行的时间内传送。因此，在没有太阳光照射的情况下，没有必要在夜间提供无功功率。无功功率设定值可以是固定的或可变的信号通过网络算子。设置点的值的标准是：
bull;固定位移因数cos（phi;）
bull;或变量因素取决于有源COS（phi;）
bull;可变无功功率取决于电压q（U）
为了更好地了解世界上
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