太陽能發電并網系統研究分析

熊飛

摘 要：現代社會，能源緊張問題已經成為世界性難題。受此影響，太陽能光伏發電作為可再生能源的主要代表受到世界各國的高度重視，短短幾年間實現了飛躍式發展。我國太陽能光伏發電事業起步時間尚短，實際工作中存在著一些問題。文章圍繞我國太陽能光伏發電并網系統有關問題進行探討，分析了太陽能光伏發電的特點和缺陷，介紹了我國當前太陽光光伏并網發電的發展現狀，最后就今后太陽能光伏并網發電工作重點提出相關建議。

關鍵詞：太陽能發電；并網系統；研究分析

引言

隨著人類社會的不斷發展，資源消耗和環境保護壓力與日俱增，傳統能源已經無法滿足人類長期生產、生活活動的需要。在科學技術的支持下，許多新型清潔能源獲得了快速發展，并在較高水平上投入使用，在經濟發展和民生保障方面發揮了重要作用。太陽能就是其中一種。憑借其所具有的清潔、高效、無污染、近乎永久性的特點，太陽能已經成為今后人類能源應用的主要發展方向。當前太陽能主要利用方式是太陽能光伏發電，將光能轉換為電能使用。經過幾年的發展，太陽能光伏發電取得了長足的進步，已經發展出三個方向，即離網光伏蓄電系統、太陽能光伏并網發電系統和二者的混合系統。從應用領域而言，并網系統是太陽能光伏發電的重點，發展空間巨大。加強太陽能并網系統研究，對于推進我國光伏產業發展，保障國民經濟建設能源安全意義深遠。

1 太陽能光伏發電特點

太陽能是可再生能源中的一種，獲取簡便，清潔高效，深受人們歡迎，近些年來在世界范圍內都獲得了快速發展。太陽能屬于新型清潔能源，在采集、生產和使用過程中不會產生廢渣、廢氣、廢水等污染物，清潔環保，是當前環境保護形勢日益嚴峻的情況下，解決全球性能源緊張問題的重要發展方向。太陽能光伏發電始創于上世紀50、60年代，截至目前，已經經歷了半個多世紀的發展，許多技術都達到了較高的水平。但在實際使用過程中，還存在很多問題，限制了太陽能光伏發電的大面積普及推廣。

1.1 能量密度較低

太陽能的能量密度一般為1kw/m2，要實現大規模供電，需要設置面積極大的采集設備，建設和維護成本較高。同時，太陽能光伏發電直接受自然光照條件影響，不同天候、地理位置、季節、時間等情況下，光照強度變化很大，無法維持穩定持續的電力生產。這些因素都限制了光伏發電的大面積推廣。

1.2 生產運行成本較高

當前太陽能光伏行業主要生產設備的關鍵組件是太陽能光伏電池。受技術水平影響，目前太陽能電池生產成本很高，而光電轉換效率相對較低。其中，單晶硅電池的轉換率僅有18%，多晶硅電池的轉換效率僅為17%，高額的生產成本導致太陽能光伏電能價格極為昂貴，是火力發電等常規性電能價格的數倍。為支持國內光伏產業發展，政府設立了專項資金對太陽能光伏企業進行補貼。高額的生產成本是制約太陽能光伏發電進入一般性電力市場的重要因素。

1.3 占地面積過大

由于太陽能量密度低，為滿足實際應用的需要，必須建設大規模的光伏發電場，因而會占用大量土地。土地是人類社會一直以來的主要生產資料和資源之一。特別是現代社會，土地資源十分緊張，大規模占用土地，無疑會加劇土地緊張程度。

2 當前我國太陽能并網工作發展現況

我國國土面積遼闊，太陽能資源十分豐富，發展太陽能光伏產業基礎條件雄厚。進入21世紀，我國光伏產業實現了井噴式發展，目前已經進入民用領域，太陽能光伏發電商業模式正在逐步建立和摸索之中。國家已經把光伏發電作為今后能源領域的重點產業，出臺了大量指導性、規范性文件和扶持政策，積極推動光伏產業在國內的發展。

2011年，我國累計光伏裝機容量達到3GW。光伏發電并網工作開始進入商業化領域，盡管我國光伏并網發電事業起步時間尚短，但在政府的大力支持和正確領導下，進步顯著，特別是最近幾年，國家下大力氣完善光伏并網發電規范體系，保障了電力系統的安全穩定運行，為光伏并網發電事業的健康發展夯實了制度基礎保障。我國于2012年頒布的《太陽能發電科技發展“十二五”專項規劃》，明確了光伏并網發電上網事宜，規定了公共電網光伏發電電價額度，確定了集太陽能技術研究、裝備制造、系統集成、工程施工建設、運行維護于一體的光伏發電產業鏈條。

3 未來太陽能光伏并網發電發展方向及重點

3.1 提高太陽能光伏電池性能水平，降低太陽電池芯片生產成本

太陽能光伏電池是太陽能光伏發電系統的核心要件，承擔著將太陽光能轉換為電能的重要職責。當前光伏電池主要為各種類型的硅電池，具體類型有單晶硅太陽能電池、多晶硅太陽能電池和非晶硅薄膜太陽能電池等。硅晶體在生產加工中需要耗費大量能源，既提高了生產成本，也給環境保護帶來了更大的壓力。光電轉換率是衡量光伏電池性能水平的一個重要參數指標。從目前發展現狀來看，單晶硅電池光電轉換率最高，但生產成本也很高，多晶硅電池成本和性能都較低。非晶硅薄膜電池技術還不夠成熟，穩定性較差。近幾年，聚光光伏系統發展迅猛。該項技術通過將大面積太陽光聚集到一個較小的面積上，再輔以相應的高性能光伏電池，使光電轉換率大幅提高，實驗室中已經可以達到40%。但由于成本問題其商業化一直未能實施。要真正發揮太陽能光伏發電的作用和意義，提高光伏電池性能指標水平，使其滿足市場化大規格推廣使用要求是必須解決的前提要件。

3.2 弱化孤島效應，保障電網運行安全

由于光伏發電網絡的自身特性，其與主電網實現并網后，會有孤島效應產生，給電網的安全穩定運行帶來負面影響。針對這個問題，應加強光伏系統內部逆變器的檢測和控制功能，及時發現異常情況并作出正確反應，將負面影響控制到最低限度。目前逆變器的主要缺陷是無法精確區分電力企業業務性正常停電和意外停電兩種狀況，由此導致后續動作難以有效實施。針對這個問題，必須進一步提高逆變器的檢測能力，通過控制電壓和頻率的方法，減少、消除太陽能光伏發電網絡和主網絡并網后對主網絡的負面影響，確保電網運行安全。

4 結束語

現代社會，能源緊張問題日益嚴峻，已經成為制約人類生存和發展的重要瓶頸。加快清潔能源的開發與應用研究，從宏觀角度講，是拓展人類生存空間的必由之路，從微觀角度講，更關系到國家的經濟獨立和能源安全。當前我國正處于經濟體制改革攻堅階段，深入推進實施太陽能廣泛并網發電研究與應用，實現光伏并網發電的商業化、民用化，是緩解我國能源緊張問題的重要途徑，也是保障國家能源安全的有力措施，是實現國民經濟健康發展、人民生活幸福、社會秩序和諧穩定的重要保障。

參考文獻

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