1.1课题研究背景、目的及意义

随着社会的快速发展，传统化石能源如：煤、石油、天然气等的储量日渐减少，加之环保的意识深入人们，新能源的清洁、高效、可再生等特点使其受到了人们越来越多的关注。各国学者都在积极展开新能源技术的研究，在各类新型能源的开发利用中，风能和太阳能备受学者关注，它们具有可再生、清洁无污染以及储量巨大的优点[1]。在世界范围内，对于风能和太阳能的开发利用正处于飞速发展时期，大量的风场与光伏电站出现在人们的视野中，而且随着技术的进步，两种新能源的优势也愈发显著。

与传统的火力发电或水力发电不同，基于风能和太阳能的发电系统被称为分布式发电系统，主要区别是电力电子装置的大量运用，通过风机、光伏板将风能和太阳能转化为电能，再利用电力电子装置转化为符合并网条件的电能汇入电网或直接供给直接本地用户，所以电力电子装置的性能决定了新能源的利用率，而并网逆变器作为装置中的新能源接口，扮演着重要角色。得益于半导体技术的发展，目前逆变器性能十分优异，加之目前广泛采用的先进的脉宽调制技术(PWM)和基于数字信号处理器(DSP)的数字控制系统，使得并网逆变器可以近似实现单位功率因数的并网，并且能够输出含有电网基波频率的正弦电流，以及实现能量的双向流动，然而其缺点也较为突出：由于PWM技术为高频调制技术，功率器件工作在开和关的非连续状态，逆变器的输出波形呈现脉冲形式，其中含有大量的谐波成分，这些谐波成分若是直接汇入电网，将对电网的安全运行造成巨大的威胁[2]，尤其是在电网的边缘地区，网侧阻抗变化大，电网不稳定，而这些地区往往是风力发电以及光伏发电的主要应用场合。如光照条件良好的西北地区，大型光伏电站的容量正在不断增大，单座电站甚至达到数百兆瓦，大规模的应用带来了两个新问题。一是弱光照下并网点处的电能质量大大降低：逆变器在负载率10%时，输出电流THD达到8%，对于一个100 MW 的电站，如果弱光照时运行于10 MW，由于并网电流THD高，整座电站就相当于一个巨大的谐波源，对并网点的电能质量将造成非常大的影响；二是如此多的逆变器并联运行后带来的谐波叠加问题：由于每台逆变器都输出一定的谐波，因此多台并联后在并网点处的谐波频谱将会非常丰富，对并网点处的电能质量影响也会很大[3]。针对上述问题，各国都制定了相关的标准，以严格规范分布式发电系统汇入电网的电能质量，美国电气和电子工程师协会(IEEE)也制定了相关的国际标准IEEEStd 1021-1988以及IEEE Std929-2000[4,5]。

为了获得低谐波含量的输出电流，在大功率并网光伏发电系统中，大功率并网逆变器通常采用LCL滤波器，相比于L滤波器LCL滤波器一般具有三阶的低通滤波特性，因而对于同样谐波标准和较低的开关频率，可以采用相对较小的滤波电感设计，因而可以有效减小系统的体积并降低损耗。然而LCL滤波器具有谐振特性，体现在频率特性上为幅频特性有谐振峰，相频特性有相位突变，这种频率特性对于整个系统的稳定十分不利，控制器的设计稍有不慎就会造成系统发散不能正常工作，因此，抑制LCL滤波器的谐振峰以及相位突变，亦即对LCL滤波器谐振特性的阻尼控制十分必要。

随着光伏接入容量以及逆变器并联台数的不断增加，电网等效阻抗对逆变器电流环的影响逐渐增加，电网等效阻抗便不能忽略不计。在实际的分布式能源接入弱电网的情景下，逆变器与逆变器之间、逆变器与电网之间存在着复杂的耦合关系，这使得配电网成为一个含有多个固有谐振点的复杂高阶网络。当光伏并网系统电压、电流谐波频率与系统固有谐振点频率相匹配时，将发生谐振[6]。光伏电站的谐波谐振问题严重威胁电网的安全稳定运行，所以对谐波谐振的阻尼技术的研究需要引起更大的关注。

1.2光伏发电国内外研究发展概述

1.1.1国外发展概况

根据美国能源信息署( EIA)预计，至少在未来两年内，太阳能和风能等非水电可再生能源将成为美国发电增长最快的来源。预计公用事业规模太阳能发电机组的发电量将在2019 年增长10%，2020年将增长17%；风力发电2019年将增长12%，2020年增长将达14%。因此，未来两年除水电以外的所有可再生能源总发电量份额将增加3个百分点，从2018年的10%增加到2020年的13%。

EIA预计2019年将有约11 GW的风电装机投运，这将是自2012年以来美国安装的最大风电容量；2020年还将增加8 GW的风力发电装机。美国风力发电总量的比例预计将从 2018年的7%增加到2020年的9%。

太阳能是美国电力行业第三大可再生能源，2017年已超过生物质能源。EIA预计2019 年美国新增太阳能装机超过4 GW，2020年将近6 GW。预计2020年太阳能发电量将占公用事业规模总发电量的2%以上。除了电力部门的公用事业规模的太阳能，一些住宅和企业已经安装了小型太阳能光伏系统，EIA 预测未来两年小型太阳能发电装机将达9 GW，增长幅度为44%[7]。

1.1.2国内发展概况

在28日的国家能源局例行新闻发布会上，新能源和可再生能源司副司长李创军称，针对光伏发电建设规模迅速增长带来的补贴缺口持续扩大、弃光限电严重等问题，2018年， 国家能源局会同有关部门对光伏产业发展政策及时进行了优化调整，全年光伏发电新增装机 4426万kW，仅次于2017年新增装机，为历史第二高。其中，集中式电站和分布式光伏分别新增2330万kW和2096万kW，发展布局进一步优化。到12月底，全国光伏发电装机达到1.74亿kW，其中，集中式电站12384万kW，分布式光伏5061万kW。

2018年，全国光伏发电量1775亿kW#8226;h，同比增长50%。平均利用小时数1115 h，同比增加37 h；光伏发电平均利用小时数较高的地区中，蒙西1617 h、蒙东1523 h、青海1460 h、四川1439 h。

2018年，全国光伏发电弃光电量同比减少18亿kW#8226;h，弃光率同比下降2.8个百分点，实现弃光电量和弃光率“双降”。弃光主要集中在新疆和甘肃，其中，新疆(不含兵团)弃光电量21.4亿kW#8226;h，弃光率16%，同比下降6个百分点；甘肃弃光电量10.3亿kW#8226;h，弃光率10%，同比下降10个百分点[7]。