太陽能光伏發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)的應用分析

劉欽文

摘要：近幾年來我國太陽能等清潔可再生能源的應用正在蓬勃發(fā)展，太陽能光伏發(fā)電技術(shù)也開始逐漸進入國家電力網(wǎng)絡，并成為維持電力供應的重要部分。將光伏發(fā)電并入電網(wǎng)一直是電力系統(tǒng)重點研究的部分，本文將對這一技術(shù)的應用展開分析。

關(guān)鍵詞：太陽能應用；光伏發(fā)電；并網(wǎng)技術(shù)

在當今能源枯竭，資源緊張的現(xiàn)實狀況下，尋找新能源成為大家關(guān)注的話題。太陽能是地球上的清潔能源，取之不盡，用之不竭，利用太陽能資源的光伏發(fā)電技術(shù)就是太陽能資源利用的一種。將光伏發(fā)電接入電力系統(tǒng)，是利用太陽能資源的關(guān)鍵一步。

一、光伏發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)概況

光伏發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)是指光伏發(fā)電系統(tǒng)直接并入電網(wǎng)的技術(shù)。其工作原理是太陽能組件產(chǎn)生直流電，再經(jīng)過并網(wǎng)逆電器轉(zhuǎn)化，成為符合電網(wǎng)要求的交流電，最后直接接入公共電網(wǎng)。并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)分為帶蓄電池和不帶蓄電池兩種技術(shù)。帶有蓄電池的并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)，具有可調(diào)度性，并且根據(jù)自身需要并網(wǎng)或退出，還具有電源功能。不帶蓄電池的并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)不具有可調(diào)度性和可操作性，一般用于國家大型系統(tǒng)。

光伏發(fā)電并網(wǎng)有集中式大型并網(wǎng)光伏電站和分散式小型并網(wǎng)光伏電站。前者由國家控制，將所發(fā)電能直接輸送到電網(wǎng)，再由電網(wǎng)統(tǒng)一調(diào)配，大型并網(wǎng)光伏有電站投資大、建設周期長、占地面積大的劣勢。后者則投資小、建設快、占地面積小，加之政府扶持力度大，并最終成為光伏發(fā)電并網(wǎng)的主流。

光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的主要構(gòu)造是太陽能電池陣列、并網(wǎng)逆變器和相應的中央集控系統(tǒng)。光伏發(fā)電系統(tǒng)的主要特點是在微網(wǎng)中運行，通過中低壓配電網(wǎng)接入超高壓大電網(wǎng)。

二、太陽能光伏發(fā)電的優(yōu)點

（一）高效節(jié)能清潔優(yōu)勢

太陽能光伏發(fā)電的原理與其它電力系統(tǒng)不同，主要利用太陽能這一清潔能源，將光能轉(zhuǎn)化為電能，省略一系列的能量轉(zhuǎn)化環(huán)節(jié)，使電能轉(zhuǎn)化更加簡單，效率更高，又簡單便捷，符合節(jié)能減排的目標。

（二）太陽能儲量豐富，資源分布范圍廣

太陽能具有清潔、環(huán)保、可再生的優(yōu)勢，其分布非常廣泛，在全國區(qū)域都可以建造，方便快捷，部分設備體積小，價格優(yōu)惠，為開發(fā)和利用帶來了巨大便利，減少對不可再生能源和化石能源的開發(fā)，減少對資源的浪費和環(huán)境的破壞。

三、太陽能光伏發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)介紹

（一）太陽能電池技術(shù)

光伏電池是太陽能光伏發(fā)電技術(shù)得以發(fā)電的核心，已知第一代光伏電池原料是硅，應用范圍不斷擴大，應用技術(shù)也非常成熟，但成本卻居高不下。第二代光伏電池在襯底鋪上非硅材料，以減少電能的消耗，不受制作材料的限制，生產(chǎn)成本低，所以可以批量生產(chǎn)。后來的光伏電池是繼晶體硅和薄膜電池，結(jié)合設計理念和技術(shù)，使光伏的轉(zhuǎn)換效率進一步提升。

（二）光伏陣列最大功率跟蹤技術(shù)

光伏陣列功率輸出利用非線性傳導，與周圍環(huán)境、光照及負載都有很大關(guān)系。

（三）太陽能聚光光伏技術(shù)

太陽光照射到地球上，損失了大量能源。使用聚光光伏技術(shù)，可以降低太陽能能量消耗，提高太陽能的利用效率。聚光光伏技術(shù)是將太陽光聚集到面積較小的聚光電池上以達到提高太陽輻射強度、降低生產(chǎn)成本的目的。聚光器是聚光光伏技術(shù)的主要設備，它將太陽能加熱到一定溫度，轉(zhuǎn)化成光熱能，發(fā)射到太陽能電池上，從而完成光電轉(zhuǎn)換。

（四）孤島效應檢測技術(shù)

電網(wǎng)出現(xiàn)故障造成供電中斷時，光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)仍然在運行中，以負載電壓的方式繼續(xù)供電，形成了自給自足的孤島，這便是孤島效應。孤島效應會導致供電系統(tǒng)電頻、電壓不受控制，損壞用戶設備，在維修過程中帶電電路也會威脅到維修人員的人身安全。

（五）太陽能光伏發(fā)電并網(wǎng)電流控制技術(shù)

在并網(wǎng)技術(shù)應用中，起到控制作用的是逆變器，它可以將直流電轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟?。逆變器的設置主要是最大限度減低電力諧波，提高電源供應的效率，保證電流輸入和輸出的整體穩(wěn)定性和科學性。電壓變換器在運行過程中包含的內(nèi)容非常廣，包括源濾波和不間斷的電流以及整流形式，可以促進高性能光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的科學規(guī)范運行。實際情況中不同運行系統(tǒng)的共同點是含有電流控制內(nèi)環(huán)結(jié)構(gòu)。電力控制技術(shù)的應用是為了減少總諧波的失真率。變換器控制系統(tǒng)依靠電流控制策略決定優(yōu)劣。

（六）施工技術(shù)

施工需要準備工作，定位放線，焊接支架基礎(chǔ)構(gòu)架，安裝電池板支架，安裝太陽能電池板，安裝電氣工程，調(diào)試并網(wǎng)等。施工之前要徹底清理光伏屋面，保證施工現(xiàn)場用電，嚴格按照圖紙安裝，及時與施工人員做好安全技術(shù)工作。太陽能電池板安裝前要先檢驗，保持無裂紋、無變形、無劃痕、無損壞等，在陽光下的開路電壓需要準確測量。要避免組件從支架上滑落造成人員和財產(chǎn)損失。應當一人確保支架正常的情況下，一人將組件在螺母上固定。各個組件要保持橫平豎直，從上到下逐塊安裝。安裝匯流箱時要首先檢查，并安裝牢固，電纜與匯流箱之間保持安全距離。安裝橋架前要確認橋架無變形，并要求與設計吻合，使用螺栓連接，確保電纜橋架垂直和水平的誤差符合要求。調(diào)試并網(wǎng)需要檢測和調(diào)整系統(tǒng)性能，步驟是啟動系統(tǒng)設備，重點觀察配電裝置和逆變器能否正常工作，檢查光伏發(fā)電系統(tǒng)參數(shù)能否被監(jiān)控軟件顯示正常。調(diào)試運行合格后可以并入電網(wǎng)。

四、太陽能光伏發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)的應用前景

我國太陽能光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)成本高，但國家政策支持，大多數(shù)擁有補貼，技術(shù)問題也相繼攻克，但政策體制和管理機制是最大短板。分布式光伏電站占地少，分布廣，應設立國家技術(shù)標準，出臺管理辦法，由電網(wǎng)公司、管理部門和光伏業(yè)界共同推動。明確光伏電力收費標準，在符合技術(shù)標準的情況下，推動用戶側(cè)并網(wǎng)，自發(fā)自用和余電上網(wǎng)以及調(diào)劑余缺等措施。允許光伏公司在非自有土地上建設分布式小型光伏電站，與建筑業(yè)主實現(xiàn)利益分配，有最初的投資補貼轉(zhuǎn)變?yōu)殡妰r補貼。

五、結(jié)語

太陽能光伏發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)在應用中體現(xiàn)出其它能源所不具備的清潔、技能、環(huán)保、可再生的優(yōu)勢，可以有效提高能源利用率，在未來具有廣泛的應用前景。社會經(jīng)濟穩(wěn)步向前發(fā)展，光伏發(fā)電技術(shù)的優(yōu)勢也逐漸顯露。

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