淺析太陽(yáng)能技術(shù)及其并網(wǎng)特性

陸冬

摘 要：作為一種效率高、成本低、無(wú)污染的新能源，太陽(yáng)能擁有廣闊的發(fā)展前景和市場(chǎng)空間。面臨我國(guó)日益緊張的用電形勢(shì)以及國(guó)家節(jié)能減排政策的實(shí)施，開(kāi)發(fā)和利用太陽(yáng)能已成為必然趨勢(shì)。本文先是針對(duì)太陽(yáng)能技術(shù)進(jìn)行了概述，在此基礎(chǔ)上分析了太陽(yáng)能接入電網(wǎng)的特性，希望能為我國(guó)新能源的應(yīng)用和發(fā)展提供些許幫助。

關(guān)鍵詞：太陽(yáng)能；技術(shù)；并網(wǎng)；特性

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.02.041

太陽(yáng)能的推廣和發(fā)展，對(duì)于我國(guó)實(shí)施節(jié)能減排起到非常重要的作用。在國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家，太陽(yáng)能市場(chǎng)發(fā)展相對(duì)成熟，應(yīng)用比較廣泛，尤其是在屋頂改造和利用方面取得了很大成效。而我國(guó)國(guó)內(nèi)的太陽(yáng)能開(kāi)發(fā)和使用近年來(lái)也有了很大突破，并且隨著人們環(huán)保和節(jié)能意識(shí)的提高以及對(duì)太陽(yáng)能商業(yè)價(jià)值的認(rèn)識(shí)，未來(lái)的太陽(yáng)能應(yīng)用必然會(huì)有更大市場(chǎng)和發(fā)展空間。

1 太陽(yáng)能技術(shù)概述

目前，針對(duì)太陽(yáng)能技術(shù)的認(rèn)定，主要通過(guò)技術(shù)原理進(jìn)行分析，包括光伏太陽(yáng)能和熱力太陽(yáng)能兩種技術(shù)。

1.1 光伏太陽(yáng)能技術(shù)

目前，光伏太陽(yáng)能技術(shù)在我國(guó)市場(chǎng)上比較常見(jiàn)，比如漢能集團(tuán)推出的家庭安裝的太陽(yáng)能模塊屋頂就是典型例子。光伏太陽(yáng)能技術(shù)主要就是利用光伏太陽(yáng)能電池板產(chǎn)生電能，從而為人們所利用。光伏材料一般使用的是高純度硅，能夠轉(zhuǎn)化太陽(yáng)能，當(dāng)受到陽(yáng)光直射時(shí)，硅表面光電子就會(huì)轉(zhuǎn)化為電流，將多個(gè)光伏材料進(jìn)行連接就能夠形成一個(gè)太陽(yáng)能電池單元，從而組成一個(gè)太陽(yáng)能大電池板。所以，光伏太陽(yáng)能技術(shù)就是指利用太陽(yáng)能模塊組件中電池板進(jìn)行能量轉(zhuǎn)化的技術(shù)?，F(xiàn)階段，我國(guó)光伏太陽(yáng)能技術(shù)主要應(yīng)用在建筑物的設(shè)計(jì)方面，比如屋頂、窗戶以及封頂?shù)?，其中高樓集成光伏技術(shù)應(yīng)用相對(duì)比較廣泛。同時(shí)，隨著科技的發(fā)展，一項(xiàng)被稱為集中光伏的太陽(yáng)能技術(shù)受到廣泛應(yīng)用，其采用透鏡或者反射鏡增加光照能量密度來(lái)的原理進(jìn)行發(fā)電。作為一種可再生資源，光伏太陽(yáng)能發(fā)電可以與其他發(fā)電方式結(jié)合使用，尤其對(duì)于光照豐富或者山區(qū)，可以大力發(fā)展這種新能源。

1.2 熱力太陽(yáng)能技術(shù)

熱力太陽(yáng)能技術(shù)是指通過(guò)多個(gè)不同鏡像系統(tǒng)來(lái)收集太陽(yáng)能，將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換成高溫?zé)崮?，然后傳輸?shù)皆诰€發(fā)電廠進(jìn)行熱變發(fā)電。熱力太陽(yáng)能技術(shù)可以有多種容量，大到系統(tǒng)級(jí)別小到社區(qū)級(jí)別，在缺乏光照的時(shí)候系統(tǒng)都可以利用存儲(chǔ)設(shè)備的熱能來(lái)產(chǎn)生電能，并且系統(tǒng)對(duì)于太陽(yáng)能和電能的轉(zhuǎn)換效率比較高。溫度越高，能量轉(zhuǎn)化效率越高，同時(shí)熱存儲(chǔ)的效率也得到提升，所以，熱力太陽(yáng)能技術(shù)對(duì)材料的要求也比較高，成本較大。當(dāng)前，市場(chǎng)上比較成熟的熱力太陽(yáng)能技術(shù)是槽式反射鏡技術(shù)，而熱能存儲(chǔ)效率較高且成本較低的是太陽(yáng)能聚光塔技術(shù)。

1.3 太陽(yáng)能的基本特性

一是地理特性。太陽(yáng)能發(fā)電站需要適合的比較炎熱或光照充足的區(qū)域；二是時(shí)間特性。太陽(yáng)能在時(shí)間上與負(fù)荷需求正好吻合，尤其是在夏天的用電高峰期，太陽(yáng)能能夠減少傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)發(fā)電量的需求，滿足電力系統(tǒng)運(yùn)行的需要。三是天氣特性。由于太陽(yáng)能受到天氣的影響較為明顯，在陰天或者雨雪季節(jié)太陽(yáng)能的運(yùn)行非常困難，需要采用存儲(chǔ)系統(tǒng)以及與其他發(fā)電方式互為補(bǔ)充，同時(shí)需要加大對(duì)太陽(yáng)能設(shè)備的人力管理，做好相關(guān)存儲(chǔ)工作。

2 太陽(yáng)能并網(wǎng)特性

太陽(yáng)能和風(fēng)能一樣，具有獨(dú)特的并網(wǎng)特性。作為一種可再生資源，受到天氣的不確定影響非常大，比如在夜間就不能利用太陽(yáng)能，故而太陽(yáng)能具有不連續(xù)性特征。由于能源系統(tǒng)需要依靠連續(xù)的能源供應(yīng)，所以就需要對(duì)太陽(yáng)能技術(shù)的并網(wǎng)特性展開(kāi)研究。

2.1 熱力太陽(yáng)能系統(tǒng)并網(wǎng)特性

熱力太陽(yáng)能系統(tǒng)通常采用高比容的材料作為媒介，成本相對(duì)較低，同時(shí)可以降低高峰能源需求，將能源需求轉(zhuǎn)向非高峰時(shí)段。熱力儲(chǔ)能一般使用融鹽作為媒體，由于鹽本身的無(wú)毒、成本低、不易燃以及高比熱容的特性，使得熱能系統(tǒng)可以在和傳統(tǒng)電力系統(tǒng)兼容的溫度下進(jìn)行熱能傳遞。不管是在高峰期還是在正常期都可以通過(guò)太陽(yáng)能發(fā)電，熱力太陽(yáng)能能夠方便以煤炭和天然氣為燃料的發(fā)電站的部署，能夠有效地通過(guò)傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)系統(tǒng)連接。并且，熱力太陽(yáng)能的電能質(zhì)量好、對(duì)電力系統(tǒng)的沖擊小，熱力學(xué)太陽(yáng)能發(fā)電機(jī)無(wú)功功率可控性高，能夠保障電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)電壓的穩(wěn)定。熱力太陽(yáng)能系統(tǒng)的儲(chǔ)能裝置相對(duì)于一個(gè)后備能源，既能保障穩(wěn)定的輸出，又能保持發(fā)電機(jī)的電氣量始終與系統(tǒng)同頻，增加了對(duì)系統(tǒng)的慣性轉(zhuǎn)量支持。

2.2 光伏太陽(yáng)能系統(tǒng)并網(wǎng)特性

光伏太陽(yáng)能系統(tǒng)可以充分利用可重復(fù)充電的電池儲(chǔ)存多余的電能，比如利用鉛酸電池。同時(shí)要保證電池容量較大，減少循環(huán)次數(shù)，延長(zhǎng)使用壽命。光伏太陽(yáng)能系統(tǒng)將電池和光伏模塊進(jìn)行連接，然后再接負(fù)荷。在光照滿足條件時(shí)，光伏模塊就會(huì)對(duì)電池進(jìn)行充電。而需要供電時(shí)，電池就會(huì)對(duì)負(fù)荷供電。在光伏太陽(yáng)能系統(tǒng)中需要用到充放電控制器，保證充電電池的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，防止充電或者放電過(guò)量。同時(shí)，為了將直流電轉(zhuǎn)換為交流電，還需要使用逆變器，保證光伏電能與傳統(tǒng)電廠發(fā)出的交流電特性相同，從而方便用戶將多余的能量反饋給電網(wǎng)。所以，對(duì)于安裝光伏太陽(yáng)能系統(tǒng)的用戶可以在光照充足時(shí)賣(mài)掉多余的電能，而在光照不足或者夜晚時(shí)在使用來(lái)自電網(wǎng)的電能。由于不同用戶對(duì)功率和電壓的要求不一樣，可以根據(jù)實(shí)際情況制成單個(gè)或者串聯(lián)和并聯(lián)形式的太陽(yáng)電池組件，以便于提高更大的電功率。另外，電池系統(tǒng)的效率和質(zhì)量會(huì)隨著時(shí)間而出現(xiàn)下降的情況，故而光伏太陽(yáng)能系統(tǒng)需要額外的成本和維護(hù)費(fèi)用。同時(shí)光伏太陽(yáng)能系統(tǒng)不具備無(wú)功功率調(diào)節(jié)的功能以及提供轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的支持給系統(tǒng)，所以需要安裝獨(dú)立的無(wú)功補(bǔ)償裝置和增加額外的儲(chǔ)能裝置。

3 結(jié)語(yǔ)

目前，能源存儲(chǔ)技術(shù)是應(yīng)對(duì)新能源不連續(xù)性質(zhì)的最好解決辦法，存儲(chǔ)單元降低了傳統(tǒng)發(fā)電的依賴性，提高了電力系統(tǒng)的靈活性。我們有必要采用多種發(fā)電技術(shù)相結(jié)合的辦法來(lái)提升發(fā)電的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益。然而，我國(guó)的太陽(yáng)能技術(shù)的應(yīng)用還處于起步階段，太陽(yáng)能應(yīng)用范圍小，規(guī)模小，主要還是被應(yīng)用在熱水器和建筑設(shè)計(jì)方面。太陽(yáng)能作為新能源開(kāi)發(fā)和探索的核心部分，國(guó)家應(yīng)該重視和支持太陽(yáng)能技術(shù)的開(kāi)發(fā)和利用，地方電力公司應(yīng)制定新能源接入電網(wǎng)的可行性分析及系統(tǒng)改造升級(jí)計(jì)劃，保證太陽(yáng)能在未來(lái)的良好發(fā)展態(tài)勢(shì)。

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