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

尹春

摘要：隨著我國(guó)電力事業(yè)發(fā)展不斷成熟的背景下新能源發(fā)電受到更加青睞。大力發(fā)展太陽(yáng)能光伏發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)是推動(dòng)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的重要切入點(diǎn)?；诖?，從太陽(yáng)能光伏電池板、太陽(yáng)能光伏控制器、并網(wǎng)逆變器和太陽(yáng)能儲(chǔ)能裝置方面對(duì)光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)的重要結(jié)構(gòu)進(jìn)行剖析，然后從國(guó)內(nèi)、國(guó)外兩個(gè)角度對(duì)光伏發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)的現(xiàn)狀進(jìn)行分析，最后對(duì)其進(jìn)行前景展望，為光伏發(fā)電并網(wǎng)及其相關(guān)技術(shù)的普及保駕護(hù)航。

關(guān)鍵詞：光伏發(fā)電并網(wǎng);相關(guān)技術(shù);發(fā)展

引言

科學(xué)技術(shù)的快速進(jìn)步，給人們的生活帶來(lái)了翻天覆地的改變。隨著光伏發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)的出現(xiàn)，不可再生資源的消耗問(wèn)題逐步得到了緩解。就目前來(lái)看，光伏發(fā)電與并網(wǎng)技術(shù)仍存在極大的發(fā)展空間。

1簡(jiǎn)述光伏發(fā)電的概念

光伏發(fā)電是光能發(fā)電的一種方式，光伏發(fā)電運(yùn)用微網(wǎng)技術(shù)接入超高壓的發(fā)電網(wǎng)里，微網(wǎng)和超高壓發(fā)電網(wǎng)彼此依存、相輔相成。光伏發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)是綠色能源、清潔能源技術(shù)的一種，因此，對(duì)生態(tài)環(huán)境不會(huì)產(chǎn)生污染，完全符合我國(guó)對(duì)經(jīng)濟(jì)、環(huán)境以及社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的需求。提升光伏發(fā)電技術(shù)不僅可以解決生態(tài)污染的難題，還能節(jié)省發(fā)電的成本，進(jìn)一步節(jié)省時(shí)間和空間等成本?？偟膩?lái)說(shuō)，并網(wǎng)型光伏發(fā)電技術(shù)有兩方面的明顯優(yōu)勢(shì)：一方面，并網(wǎng)型光伏發(fā)電使用的是太陽(yáng)能這種綠色、清潔能源，所以并不會(huì)過(guò)度浪費(fèi)能源，在現(xiàn)實(shí)運(yùn)用的過(guò)程中，也可以更好地保護(hù)生態(tài)不受污染，符合我國(guó)持續(xù)發(fā)展的要求。傳統(tǒng)的發(fā)電方式是使用化石能源來(lái)完成的，但是化石能源非常有限，在短時(shí)間內(nèi)不能再生，同時(shí)在運(yùn)用時(shí)，會(huì)散發(fā)出對(duì)生態(tài)造成嚴(yán)重污染的氣體。隨著人們?cè)絹?lái)越關(guān)注生態(tài)環(huán)境保護(hù)方面的問(wèn)題，光伏發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)逐漸進(jìn)入人們的生活中。另一方面，并網(wǎng)型光伏發(fā)電的發(fā)電方式大大降低了技術(shù)難度，同時(shí)也節(jié)約了建設(shè)和維護(hù)等相關(guān)成本，減少發(fā)電成本可以在很大程度上推動(dòng)國(guó)家電網(wǎng)多元化的可持續(xù)綠色發(fā)展。

2我國(guó)分布式光伏發(fā)電發(fā)展現(xiàn)狀

要充分應(yīng)用分布式光伏發(fā)電，需對(duì)分布式光伏發(fā)電做全面的分析與理解。就概念解讀來(lái)看，分布式光伏發(fā)電具體指在用戶所在場(chǎng)地或附近建設(shè)安裝、運(yùn)行以用戶端自發(fā)自用為主、多余電量上網(wǎng)、電網(wǎng)調(diào)劑余缺為特征的發(fā)電設(shè)施或是電力輸出的能量綜合梯級(jí)利用多聯(lián)供設(shè)施。就分布式光伏發(fā)電的具體應(yīng)用來(lái)看，其具有新穎性，并存在巨大市場(chǎng)發(fā)展前景，是具有顯著應(yīng)用價(jià)值的發(fā)電和能源綜合利用方式。分布式光伏發(fā)電所倡導(dǎo)的是就近原則，能有效解決電能長(zhǎng)距離輸送過(guò)程中的能源損耗問(wèn)題。

3光伏發(fā)電并網(wǎng)相關(guān)技術(shù)

3.1并網(wǎng)逆變器

作為一種特殊的逆變器，并網(wǎng)逆變器不僅可以實(shí)現(xiàn)直流電向交流電的轉(zhuǎn)變，還可以確保輸出的交流電在相位以及頻率上與市電保持同步。并網(wǎng)逆變器交流輸出電的頻率一般為60Hz或50Hz。并網(wǎng)變壓器的基本架構(gòu)不僅有傳統(tǒng)工頻變壓器、新型高頻變壓器，也有無(wú)變壓器的逆變器。并網(wǎng)逆變器的資料表一般涵蓋以下內(nèi)容：輸出電壓、額定輸出功率、CEC（美國(guó)加州能源協(xié)會(huì)）加權(quán)效率、峰值效率、峰值功率追蹤電壓、啟動(dòng)電壓、最大輸出電流、最大輸入電流以及國(guó)際防護(hù)等級(jí)認(rèn)證等。并網(wǎng)逆變器的基本結(jié)構(gòu)有濾波電路、控制邏輯以及逆變橋等。為了便于檢測(cè)并管控并網(wǎng)條件下運(yùn)行的太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)，需要在配電箱內(nèi)部安置監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。為了有效提高光伏發(fā)電并網(wǎng)逆變器系統(tǒng)的安全性能，需要安裝系統(tǒng)保護(hù)裝置。

3.2微網(wǎng)技術(shù)

微網(wǎng)系統(tǒng)本身抗干擾能力較弱，并且在諸多不可控因素的影響下，容易降低微網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性。因此，微網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用過(guò)程中需要對(duì)微網(wǎng)系統(tǒng)的運(yùn)行情況進(jìn)行有效控制與管理。微電源作為微網(wǎng)系統(tǒng)的重要組成部分，雖然其構(gòu)成與屬性存在一定差異，但微網(wǎng)系統(tǒng)的總能量是一定的，因此，為避免微電網(wǎng)對(duì)整體電網(wǎng)的負(fù)面影響，需要在微電網(wǎng)的運(yùn)行中保證電壓的穩(wěn)定性，但從現(xiàn)階段的實(shí)際情況來(lái)看，這一問(wèn)題并未得到妥善地解決。同時(shí)，微網(wǎng)從獨(dú)立運(yùn)行狀態(tài)到并網(wǎng)狀態(tài)的相互切換過(guò)程中都會(huì)在一定程度上影響整個(gè)電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。因此，技術(shù)人員需要結(jié)合具體要求和實(shí)際情況對(duì)微電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)與配置參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化與調(diào)整，從而提高對(duì)微電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行效果的控制，避免微電網(wǎng)對(duì)整個(gè)電網(wǎng)造成的不利影響?，F(xiàn)階段，傳統(tǒng)的保護(hù)措施在實(shí)現(xiàn)對(duì)微網(wǎng)系統(tǒng)單向潮流的保護(hù)過(guò)程中，難以起到對(duì)微網(wǎng)系統(tǒng)雙向潮流的保護(hù)作用。因此，在社會(huì)經(jīng)濟(jì)與科學(xué)技術(shù)高速發(fā)展的背景下，對(duì)于微網(wǎng)技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用工作需要對(duì)常規(guī)保護(hù)模式下的運(yùn)行故障進(jìn)行檢測(cè)，并利用保護(hù)控制系統(tǒng)保證微網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。

3.3關(guān)于太陽(yáng)能電池技術(shù)的分析

光伏電池是整個(gè)光伏發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用核心。隨著近年來(lái)國(guó)內(nèi)科學(xué)技術(shù)水平的不斷進(jìn)步，光伏電池也前后歷經(jīng)了多次的改良。最初一代的光伏電池通過(guò)采用硅原料來(lái)進(jìn)行工作，其缺陷主要表現(xiàn)在材料成本偏高，電能損耗程度也相對(duì)較高;隨著光伏發(fā)電技術(shù)應(yīng)用范圍的逐步擴(kuò)大，第二代光伏電池相繼出現(xiàn)，該類電池采用非硅類的材料作為其襯底，這樣一來(lái)，能夠在減少原料成本的同時(shí)大大降低對(duì)電能的損耗程度;此外，目前最新型的光伏發(fā)電系統(tǒng)所采用光伏電池的則主要由薄膜電池及繼晶體硅構(gòu)成，該類電池的設(shè)計(jì)能夠更好地提升其工作過(guò)程中的光伏轉(zhuǎn)換效率。

3.4太陽(yáng)能光伏電池板

太陽(yáng)能光伏電池板一般由硅膠、鋁合金、接線盒、EVA（熱熔膠粘劑）、電池片、背板和鋼化玻璃所組成。晶體硅是太陽(yáng)能光伏電池板的主要光伏材料，市場(chǎng)占有率極高，并且在相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，晶體硅依舊為其主要材料。但晶體硅的造價(jià)極高，一定程度上限制了太陽(yáng)能光伏電池板的普及程度。作為光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)的動(dòng)力來(lái)源，太陽(yáng)能光伏電池板基于光電效應(yīng)原理以及光化學(xué)效應(yīng)原理將太陽(yáng)輻射能轉(zhuǎn)化為電能。當(dāng)太陽(yáng)光照射至太陽(yáng)能光伏電池板表面，硅材料吸收光子能量，電子躍遷現(xiàn)象便隨之產(chǎn)生，發(fā)生躍遷的電子聚集形成電位差，在接通電路的情況下便會(huì)產(chǎn)生輸出功率，帶動(dòng)外部電路系統(tǒng)工作。

4光伏發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

現(xiàn)今，光伏發(fā)電已經(jīng)成為先進(jìn)的清潔能源發(fā)電模式，擁有太陽(yáng)能的所有優(yōu)點(diǎn)。但因?yàn)槲覈?guó)的并網(wǎng)型光伏發(fā)電技術(shù)出現(xiàn)得比較晚，依然要面對(duì)氣候變化的影響、價(jià)錢比較昂貴、逆變器會(huì)發(fā)生一定的諧波重疊等各類必須要解決的難題，而且我國(guó)還有很多地方缺電或者沒(méi)有電。隨著對(duì)光伏發(fā)電的深入探究、科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展，光伏發(fā)電技術(shù)的問(wèn)題將有更加周全的解決辦法，而且并網(wǎng)型光伏發(fā)電技術(shù)一定會(huì)成為世界范圍內(nèi)廣泛運(yùn)用的發(fā)電技術(shù)。但是，對(duì)于光伏發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)還要進(jìn)行更加深入的探究，特別是在切換和控制這兩個(gè)方向。因此，充分研究光伏發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)的控制是非常重要的，在切換這個(gè)方向也要尋找更好的解決方法。隨著科技的不斷進(jìn)步，之前在并網(wǎng)型光伏發(fā)電技術(shù)方面忽略的大多數(shù)問(wèn)題，都將成為主要的考慮對(duì)象，在未來(lái)的探究中終會(huì)得到解決。

結(jié)語(yǔ)

作為來(lái)源廣泛的清潔能源，太陽(yáng)能在光伏并網(wǎng)技術(shù)中的應(yīng)用必將越來(lái)越廣泛。太陽(yáng)能光伏并網(wǎng)技術(shù)在并網(wǎng)發(fā)電中的占比必將越來(lái)越大。光伏發(fā)電技術(shù)的環(huán)境友好性以及技術(shù)可行性等決定性優(yōu)勢(shì)為它贏得了越來(lái)越多能源專家以及能源企業(yè)的青睞。能源專家以及能源機(jī)構(gòu)應(yīng)當(dāng)加大對(duì)太陽(yáng)能光伏并網(wǎng)技術(shù)的開發(fā)力度以及研究力度，進(jìn)一步增強(qiáng)太陽(yáng)能供電的穩(wěn)定性，延長(zhǎng)并網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)備的使用壽命，降低并網(wǎng)系統(tǒng)的使用成本。

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