小功率太陽能光伏并網發電技術研究

【摘要】隨著新興能源的開發與發展，其引起了人們的廣泛關注。太陽能是一種新興能源，這種能源可以再生，具有清潔性能，符合低碳經濟以及綠色經濟的發展要求，太陽能具備的這些特征引起世界的關注與探究。本文主要先分析小功率太陽能光伏并網發電技術的結構特征，接著對于太陽能電池與電力系統的電網在應用中存在的問題以及優勢進行分析，再對于小功率太陽能光伏并網發電技術中的核心技術進行分析與探究，最后對世界與我國國內的光伏發展現狀進行有關介紹。

【關鍵詞】小功率；太陽能光伏；并網發電技術

引言

隨著綠色能源、低碳能源理念的提出，人們對于綠色能源、可再生能源的關注熱情不減，尤其是在當今環境污染嚴重的情況下，綠色能源更是受到人們的親睞。在多種綠色能源中，太陽能是一種具備可以再生，具有清潔性能，符合低碳經濟以及綠色經濟的發展要求的能源。光伏發電技術的發展也在較大程度上解決了一些通信領域以及偏遠地區等特殊領域的用電需求，也使得太陽能的應用性更加廣泛，太陽能逐漸受到人們的親睞。

1.小功率太陽能光伏并網發電技術的結構特征

小光率的太陽能光伏并網發電技術的結構主要包括：太陽能光伏電池、光伏并網逆變器以及控制器。光伏并網逆變器主要分為前級與后級，前級是DC/DC變換器，后級是DC/AC變換器。光伏電池是太陽能發電系統的重要組成部分，光伏電池主要是用以接受太陽光的輻射來蓄積能量，其對于發電系統的發電效率具有重要的影響。所說的控制器是光伏發電系統的關鍵部分，控制器在發電系統中具有核心作用，對于發電系統的運行進行管理、保護以及控制，保障發電系統可以運行穩定與安全。光伏并網逆變器的前級DC/DC變換器主要的功能是將光伏電池中的低壓電變換到可以滿足負載要求的等級，與此同時對最大功率進行跟蹤。光伏并網逆變器的后級DC/AC變換器是光伏系統中的電源轉換器，主要的作用是將直流電變換成交流電的方式，這樣可以方便供給公共電網進行并網發電，也可以提供于交流負載的用戶使用。詳細如圖1所示[1]。

圖1 光伏并網系統結構圖

2.探析小功率太陽能光伏并網發電技術的優缺點

2.1 小功率太陽能光伏并網發電技術的缺點

小功率太陽能光伏并網發電技術的缺點主要表現在：首先，發電效率較低，這是一個亟待解決的技術問題。其次，光伏并網發電系統的成本在造價上是較高的，前期投入成本大。再次，系統在發電時的運行工作會受到環境影響大。

2.2 小功率太陽能光伏并網發電技術的優點

小功率太陽能光伏并網發電技術的優點主要體現在：首先，并網逆變器具有最大功率點跟蹤技術，進而較大程度上提高了發電效率。其次，太陽能板產生的電能直接通過逆變器與大電網連接，這樣可以充分利用光伏系統所發的電力，減少了通過蓄電池放電方式的能量損耗。最為重要的一點是，太陽能光伏并網系統對于公用的電網在高峰用電期可以起到重要的洪峰調節作用[2]。

3.小功率太陽能光伏并網發電技術中的核心技術

3.1 光伏并網系統的控制策略

在實踐應用中主要采用的控制策略有：滯環控制策略、雙環控制策略以及空間矢量PWM控制的策略等多種控制策略。滯環控制策略主要的優點是電流的響應很快，系統輸出的電壓的電流波形不含有一種特定的次諧波。滯環控制策略主要的缺點是由于系統的功率器件的開關在頻率上不穩定，這不穩定因素大大增加了光伏系統的參數設計上的難度。雙環控制策略對于電流的調節作用明顯，這種策略采用的主要是電壓以及電流環的控制方式來實現調節作用。另外雙環控制是具備固定的開關頻率的，但如果開關頻率不足夠高的話，電流響應就會較慢。空間矢量PWM控制的策略是一種較為新穎的控制策略，主要是根據光伏系統的逆變器的空間電流來實現對于逆變器的控制，這種策略可以大大提高直流電壓的應用效率。

3.2 MPPT控制

在國外很多的關于MPPT控制的研究主要集中在獨立的光伏電站上的MPPT控制上，并且取得了較多的研究成果。相較于國外的研究成果，我國在MPPT控制的有關研究還是較少的，光伏并網系統主要是由逆變器以及光伏的列陣兩部分組成，光伏并網的發電系統主要是通過DC-DC將直流變換器以及DC-AC逆變器這兩級的控制系統進一步實現對光伏陣列的MPPT控制[3]。

3.3 對于最大功率點的跟蹤電路的控制

由于太陽能電池是光伏系統中最為主要的是組成部分，對于光伏系統的運行來說其中有個關鍵點是太陽能電池中的最大功率點跟蹤。所謂的太陽能的電池的最大功率點跟蹤主要是指太陽能中的電池總是在太陽光照最為強烈的時候輸出最大電能，這樣可以大大提高對于太陽能的利用效率。由于太陽能主要是通過太陽能電板來吸收太陽的光熱，太陽能電池對于太陽能工作效率具有重要的影響力，當太陽能的工作時的電壓不同時，太陽能輸出的功率也將是大大不同的。現階段較為常見的對于太陽能的最大功率點跟蹤電路的方法是：增量電導法、固定的電壓法以及擾動的觀察法。

4.世界與國內的光伏發展現狀

4.1 世界的光伏發展現狀

隨著低碳經濟以及綠色能源理念的提出就受到世界上的各界人士的關注于研究，在各國研究界以及政府的推動，太陽能這種新能源得到較快的發展以及獲得較為普遍的推廣。對于重要組成部分的太陽能電池的生產產量也急劇增加，太陽能電池的增加幅度較大，尤其是隨著太陽能新型市場需求量的推動更是加快了太陽能電池的增長幅度。太陽能的新興市場主要是指中國、印度、美國等市場，太陽能發展較早的國家是德國、法國、意大利等歐洲發達國家。隨著世界太陽能市場的不斷拓展，太陽能各方面的技術獲得巨大的進步，太陽能的安裝成本也較大程度的降低。世界上的光伏產業總體上起步較早，技術研究較多并且應用到實踐中進行推廣使用，發展較快，光伏市場發展較為成熟與穩定。

4.2 我國的光伏發展現狀

我國的官府產業起步較晚，但發展速度很快。尤其是太陽能電池的產量的增長速度很快，在2007年我國的太陽能電池的產量已經居于世界第一位，我國國內市場對于太陽能電池的需求量也很大。光伏產業的發展大大推動了我國的太陽能新能源的發展與進步，我國的政府部門對于光伏產業支持力度也較大，我國的新興能源在政府支持下以及居民能源理念的更新獲得較大的進步與發展。太陽能主要的組成部件是太陽能多晶硅片，在2008年我國在江西建立了世界上最大的對晶硅片的生產企業。我國的地域位置廣闊多樣，對于光伏產業的發展提供較大的發展優勢，我國也充分利用地域優勢以及光熱優勢促進我國的光伏產業的發展。

5.結束語

通過本文的探究我們可以預見光伏發電在未來能源市場的廣闊前景，光伏產業的發展可以在一定程度上緩解我國的能源危機，我國是一個人口大國，對于能源的需求量大，我國仍處于發展的初級階段，在國家發展的過程中各行各業對于能源的需求量也逐漸增多，能源輸出壓力較大，新能源的發展可以緩解我國的能源緊張現狀，值得進一步推廣與應用。

參考文獻

[1]余運江，李武華，鄧焰，等.光伏并網逆變器拓撲結構分析與性能比較[J].蘇州市職業大學學報，2010，21（1）：13-18.

[2]張立，李海濤，劉菊青，等.基于靜止坐標系空間電壓矢量三電平逆變器的控制策略[J].低壓電器，2010（15）：30-34.

作者簡介：李建春（1978—），男，云南昆明人，大學本科，工程師，主要研究方向：電子技術。