光伏發(fā)電并網(wǎng)及其相關(guān)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與展望

趙建華 趙雷慶

摘 要：隨著我國環(huán)境治理攻堅(jiān)任務(wù)的提出，給光伏發(fā)電提供了發(fā)展的契機(jī)，當(dāng)前形勢(shì)下，全國各地都在發(fā)展光伏發(fā)電技術(shù)，不但可以改善環(huán)境，降低用電成本，還從很大程度上節(jié)約了時(shí)間和空間的建設(shè)成本。本文主要研究光伏發(fā)電并網(wǎng)及其相關(guān)發(fā)展技術(shù)，并對(duì)其未來發(fā)展進(jìn)行了展望，重點(diǎn)對(duì)MPPT技術(shù)做了介紹，幫助人們更多的了解光伏發(fā)電技術(shù)。

關(guān)鍵詞：光伏發(fā)電；并網(wǎng)技術(shù)；現(xiàn)狀；展望

隨著煤、石油等化石能源儲(chǔ)量的日益開采，世界范圍內(nèi)的能源日趨枯竭，人類不得不面對(duì)能源危機(jī)的現(xiàn)實(shí)環(huán)境，為了改善人類賴以生存的生態(tài)環(huán)境，維護(hù)人與自然和諧發(fā)展的環(huán)境，各國都在致力于新能源的發(fā)展，光伏發(fā)電技術(shù)與水電、風(fēng)能相比，擁有無噪音、無污染、故障率低和維護(hù)簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)，取之不盡用之不竭的太陽輻射能源為人們提供了良好的光伏發(fā)電環(huán)境。根據(jù)實(shí)際數(shù)據(jù)顯示，光伏發(fā)電已成為當(dāng)前較新的一門技術(shù)，尤其是光伏發(fā)電的大型化和并網(wǎng)化成為光伏發(fā)電的發(fā)展方向，共同承擔(dān)了發(fā)電的任務(wù)。

1 光伏發(fā)電概述

光伏發(fā)電是太陽能發(fā)電的一種方式，光伏發(fā)電主要是指用微網(wǎng)的方式并入超高壓發(fā)電網(wǎng)中去，讓其能夠互相支撐，在我國光伏發(fā)電都是集中式國家電網(wǎng)，如今的光伏發(fā)電主要是小型分散型并網(wǎng)發(fā)電，相對(duì)投資小，占地少，建設(shè)速度快。光伏發(fā)電并網(wǎng)采用的是清潔綠色能源，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成破壞和污染，符合我國可持續(xù)發(fā)展的要求，深受各國投資者的青睞。

2 光伏發(fā)電的歷程

2.1 光伏發(fā)電的國內(nèi)歷程

我國自1985年就開始了光伏發(fā)電的研究，逐漸引進(jìn)美國單硅太陽能電池以及非晶體硅電池，經(jīng)過多年的研究，我國逐漸開啟了光伏發(fā)電的發(fā)展歷程，尤其是金太陽工程的實(shí)施，更是加大了光伏發(fā)電的支持，根據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國截止到1997年已經(jīng)有各類光伏發(fā)電站7座，1998年在西藏地區(qū)建立了世界上最高的光伏電站，2010年，在寧夏吳忠市太陽山建立了大型光伏電站，采用陽光電源大型并網(wǎng)逆變器，成為我國光伏發(fā)電歷史上最大規(guī)模的并網(wǎng)，同年上海世博會(huì)，合肥陽光電源有限公司承建了光伏發(fā)電的主題館，中國館等大型發(fā)電系統(tǒng)，成為世界矚目的清潔綠色能源。我國預(yù)計(jì)到2020年太陽能發(fā)電量達(dá)到180萬kW，并且有可能達(dá)到1000萬千瓦，我國很多地區(qū)都處于缺電狀態(tài)，可是隨著人民物質(zhì)生活的提高，光伏發(fā)電更是有了更為廣闊的發(fā)展空間。

2.2 國外光伏發(fā)電發(fā)展現(xiàn)狀

光伏產(chǎn)業(yè)在全球處于膨脹發(fā)展?fàn)顟B(tài)，尤其是在2006年之前的十年，幾乎是以每年33%的速度增長(zhǎng)，2004年世界光伏電池及其組件的產(chǎn)量達(dá)到了1200MW，隨著光伏技術(shù)的日益發(fā)展，并網(wǎng)發(fā)電在光伏市場(chǎng)中越來越占主導(dǎo)地位，根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，2010年全球網(wǎng)絡(luò)累計(jì)共有并網(wǎng)發(fā)電30GW，其中日本占到了51%。在歐洲，歐盟太陽能光伏發(fā)電已經(jīng)達(dá)到了3GW，預(yù)計(jì)到2020年，太陽能電池組件產(chǎn)量能夠達(dá)到54GW。在國外光伏發(fā)電的國家中，日本占據(jù)了十分有利的地位，因?yàn)槠淠茉纯萁撸瑖撩娣e較小，更是提出了2030年光伏發(fā)電要達(dá)到1000GW的目標(biāo)，美國的光伏發(fā)電在2000年之前一直位居世界第一，可逐漸落后日本和歐洲，2004年之后，美國專門繪制了自己的光伏發(fā)電線路圖。全世界光伏發(fā)電的成就令人興奮，總體來看，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：一是太陽能發(fā)電的壽命增長(zhǎng)，屋頂并網(wǎng)光伏系統(tǒng)增多，二是發(fā)電成本降低，三是越來越大的光伏發(fā)電群開始出現(xiàn)。

3 光伏發(fā)電最大功率點(diǎn)跟蹤技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

光伏發(fā)電的具有隨機(jī)性強(qiáng)，不確定性強(qiáng)和不連續(xù)性的特點(diǎn)，而且光伏輸出的影響因子眾多，難以精確研究，比如太陽能面板的溫度和環(huán)境溫度是無法控制的，隨著溫度的改變，光伏發(fā)電的最大功率點(diǎn)跟蹤（MPPT）逐漸引起人們的重視，其快速性，準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性逐漸得到人們的認(rèn)可，下面對(duì)其工作原理進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹

3.1 恒定電壓法

溫度變化對(duì)光伏陣列輸出功率引起的變化非常大，但是輻照度對(duì)光伏發(fā)電的影響更加明顯，根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，不同輻照度下的最大功率點(diǎn)對(duì)應(yīng)地方輸出電壓變化量并不大，也就是說，可以粗略的將MTTP默認(rèn)為穩(wěn)壓控制，這種方法優(yōu)點(diǎn)是控制起來簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)容易，但是精度并不是很高，因?yàn)槠浜雎粤斯夥l(fā)電的溫度影響。

3.2 擾動(dòng)觀測(cè)法

在光伏發(fā)電運(yùn)行正常時(shí)，通過不斷的微小的電壓波動(dòng)擾動(dòng)光伏陣列的輸出電壓，繼而在端電壓變化同時(shí)檢測(cè)輸出功率變化的方向，就能夠確定最優(yōu)化途徑，從而決定下一步電壓的參考值，這種方法容易實(shí)現(xiàn)，測(cè)量的參數(shù)較少，而且相對(duì)精度較高，但是這種方法受環(huán)境的影響較大，不容易找到最大功率點(diǎn)，而是將臨界點(diǎn)放到了最大功率點(diǎn)附近。

3.3 導(dǎo)納增量法

根據(jù)光伏陣列的P-V曲線，必然存在唯一的點(diǎn)，成為最大功率點(diǎn)，在這個(gè)點(diǎn)處，功率對(duì)電壓的導(dǎo)數(shù)為0，此時(shí)，輸出電導(dǎo)的變化量等于輸出電導(dǎo)的負(fù)值時(shí)，光伏陣列工作點(diǎn)就可以認(rèn)為是其最大功率點(diǎn)。這種方法的準(zhǔn)確性最高，而且還可以避免環(huán)境變化的跟蹤性，但是實(shí)施起來相對(duì)復(fù)雜，而且對(duì)微處理器有較高的要求，盡管如此，依然受到很多同行的青睞。

4 結(jié)論及展望

我國光伏發(fā)電雖然取得了很多的成就，但是依然有很多難題需要攻克，總體上來講，其發(fā)展前景是很好的，尤其是近些年來，我國加大了對(duì)光伏發(fā)電的投入，大力扶持我國的光伏發(fā)電企業(yè)，加快對(duì)光伏技術(shù)的科研投資，一系列的政策出臺(tái)幫助光伏發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)取得了很好的發(fā)展勢(shì)頭，尤其是一些前沿科技，不斷突破歐美等發(fā)達(dá)國家的封鎖，大大促進(jìn)了我國光伏發(fā)電技術(shù)的發(fā)展，從很大程度上提高了我國的國際影響力，我們相信，隨著我國光伏發(fā)電技術(shù)的精進(jìn)，會(huì)不斷的發(fā)展我國光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)，促進(jìn)我國光伏發(fā)電技術(shù)的不斷進(jìn)步。

參考文獻(xiàn)：

[1]畢竟.光伏發(fā)電并網(wǎng)及其相關(guān)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與展望[J].山東工業(yè)技術(shù)，2018（16）：162.

作者簡(jiǎn)介：趙建華（1990-），漢族，河北張家口人，本科，電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)。