淺析太陽能技術(shù)及其并網(wǎng)特性

陸冬

摘 要：作為一種效率高、成本低、無污染的新能源，太陽能擁有廣闊的發(fā)展前景和市場空間。面臨我國日益緊張的用電形勢以及國家節(jié)能減排政策的實施，開發(fā)和利用太陽能已成為必然趨勢。本文先是針對太陽能技術(shù)進(jìn)行了概述，在此基礎(chǔ)上分析了太陽能接入電網(wǎng)的特性，希望能為我國新能源的應(yīng)用和發(fā)展提供些許幫助。

關(guān)鍵詞：太陽能；技術(shù)；并網(wǎng)；特性

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.02.041

太陽能的推廣和發(fā)展，對于我國實施節(jié)能減排起到非常重要的作用。在國外發(fā)達(dá)國家，太陽能市場發(fā)展相對成熟，應(yīng)用比較廣泛，尤其是在屋頂改造和利用方面取得了很大成效。而我國國內(nèi)的太陽能開發(fā)和使用近年來也有了很大突破，并且隨著人們環(huán)保和節(jié)能意識的提高以及對太陽能商業(yè)價值的認(rèn)識，未來的太陽能應(yīng)用必然會有更大市場和發(fā)展空間。

1 太陽能技術(shù)概述

目前，針對太陽能技術(shù)的認(rèn)定，主要通過技術(shù)原理進(jìn)行分析，包括光伏太陽能和熱力太陽能兩種技術(shù)。

1.1 光伏太陽能技術(shù)

目前，光伏太陽能技術(shù)在我國市場上比較常見，比如漢能集團(tuán)推出的家庭安裝的太陽能模塊屋頂就是典型例子。光伏太陽能技術(shù)主要就是利用光伏太陽能電池板產(chǎn)生電能，從而為人們所利用。光伏材料一般使用的是高純度硅，能夠轉(zhuǎn)化太陽能，當(dāng)受到陽光直射時，硅表面光電子就會轉(zhuǎn)化為電流，將多個光伏材料進(jìn)行連接就能夠形成一個太陽能電池單元，從而組成一個太陽能大電池板。所以，光伏太陽能技術(shù)就是指利用太陽能模塊組件中電池板進(jìn)行能量轉(zhuǎn)化的技術(shù)。現(xiàn)階段，我國光伏太陽能技術(shù)主要應(yīng)用在建筑物的設(shè)計方面，比如屋頂、窗戶以及封頂?shù)龋渲懈邩羌晒夥夹g(shù)應(yīng)用相對比較廣泛。同時，隨著科技的發(fā)展，一項被稱為集中光伏的太陽能技術(shù)受到廣泛應(yīng)用，其采用透鏡或者反射鏡增加光照能量密度來的原理進(jìn)行發(fā)電。作為一種可再生資源，光伏太陽能發(fā)電可以與其他發(fā)電方式結(jié)合使用，尤其對于光照豐富或者山區(qū)，可以大力發(fā)展這種新能源。

1.2 熱力太陽能技術(shù)

熱力太陽能技術(shù)是指通過多個不同鏡像系統(tǒng)來收集太陽能，將太陽能轉(zhuǎn)換成高溫?zé)崮埽缓髠鬏數(shù)皆诰€發(fā)電廠進(jìn)行熱變發(fā)電。熱力太陽能技術(shù)可以有多種容量，大到系統(tǒng)級別小到社區(qū)級別，在缺乏光照的時候系統(tǒng)都可以利用存儲設(shè)備的熱能來產(chǎn)生電能，并且系統(tǒng)對于太陽能和電能的轉(zhuǎn)換效率比較高。溫度越高，能量轉(zhuǎn)化效率越高，同時熱存儲的效率也得到提升，所以，熱力太陽能技術(shù)對材料的要求也比較高，成本較大。當(dāng)前，市場上比較成熟的熱力太陽能技術(shù)是槽式反射鏡技術(shù)，而熱能存儲效率較高且成本較低的是太陽能聚光塔技術(shù)。

1.3 太陽能的基本特性

一是地理特性。太陽能發(fā)電站需要適合的比較炎熱或光照充足的區(qū)域；二是時間特性。太陽能在時間上與負(fù)荷需求正好吻合，尤其是在夏天的用電高峰期，太陽能能夠減少傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)發(fā)電量的需求，滿足電力系統(tǒng)運(yùn)行的需要。三是天氣特性。由于太陽能受到天氣的影響較為明顯，在陰天或者雨雪季節(jié)太陽能的運(yùn)行非常困難，需要采用存儲系統(tǒng)以及與其他發(fā)電方式互為補(bǔ)充，同時需要加大對太陽能設(shè)備的人力管理，做好相關(guān)存儲工作。

2 太陽能并網(wǎng)特性

太陽能和風(fēng)能一樣，具有獨特的并網(wǎng)特性。作為一種可再生資源，受到天氣的不確定影響非常大，比如在夜間就不能利用太陽能，故而太陽能具有不連續(xù)性特征。由于能源系統(tǒng)需要依靠連續(xù)的能源供應(yīng)，所以就需要對太陽能技術(shù)的并網(wǎng)特性展開研究。

2.1 熱力太陽能系統(tǒng)并網(wǎng)特性

熱力太陽能系統(tǒng)通常采用高比容的材料作為媒介，成本相對較低，同時可以降低高峰能源需求，將能源需求轉(zhuǎn)向非高峰時段。熱力儲能一般使用融鹽作為媒體，由于鹽本身的無毒、成本低、不易燃以及高比熱容的特性，使得熱能系統(tǒng)可以在和傳統(tǒng)電力系統(tǒng)兼容的溫度下進(jìn)行熱能傳遞。不管是在高峰期還是在正常期都可以通過太陽能發(fā)電，熱力太陽能能夠方便以煤炭和天然氣為燃料的發(fā)電站的部署，能夠有效地通過傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)系統(tǒng)連接。并且，熱力太陽能的電能質(zhì)量好、對電力系統(tǒng)的沖擊小，熱力學(xué)太陽能發(fā)電機(jī)無功功率可控性高，能夠保障電力系統(tǒng)動態(tài)電壓的穩(wěn)定。熱力太陽能系統(tǒng)的儲能裝置相對于一個后備能源，既能保障穩(wěn)定的輸出，又能保持發(fā)電機(jī)的電氣量始終與系統(tǒng)同頻，增加了對系統(tǒng)的慣性轉(zhuǎn)量支持。

2.2 光伏太陽能系統(tǒng)并網(wǎng)特性

光伏太陽能系統(tǒng)可以充分利用可重復(fù)充電的電池儲存多余的電能，比如利用鉛酸電池。同時要保證電池容量較大，減少循環(huán)次數(shù)，延長使用壽命。光伏太陽能系統(tǒng)將電池和光伏模塊進(jìn)行連接，然后再接負(fù)荷。在光照滿足條件時，光伏模塊就會對電池進(jìn)行充電。而需要供電時，電池就會對負(fù)荷供電。在光伏太陽能系統(tǒng)中需要用到充放電控制器，保證充電電池的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，防止充電或者放電過量。同時，為了將直流電轉(zhuǎn)換為交流電，還需要使用逆變器，保證光伏電能與傳統(tǒng)電廠發(fā)出的交流電特性相同，從而方便用戶將多余的能量反饋給電網(wǎng)。所以，對于安裝光伏太陽能系統(tǒng)的用戶可以在光照充足時賣掉多余的電能，而在光照不足或者夜晚時在使用來自電網(wǎng)的電能。由于不同用戶對功率和電壓的要求不一樣，可以根據(jù)實際情況制成單個或者串聯(lián)和并聯(lián)形式的太陽電池組件，以便于提高更大的電功率。另外，電池系統(tǒng)的效率和質(zhì)量會隨著時間而出現(xiàn)下降的情況，故而光伏太陽能系統(tǒng)需要額外的成本和維護(hù)費用。同時光伏太陽能系統(tǒng)不具備無功功率調(diào)節(jié)的功能以及提供轉(zhuǎn)動慣量的支持給系統(tǒng)，所以需要安裝獨立的無功補(bǔ)償裝置和增加額外的儲能裝置。

3 結(jié)語

目前，能源存儲技術(shù)是應(yīng)對新能源不連續(xù)性質(zhì)的最好解決辦法，存儲單元降低了傳統(tǒng)發(fā)電的依賴性，提高了電力系統(tǒng)的靈活性。我們有必要采用多種發(fā)電技術(shù)相結(jié)合的辦法來提升發(fā)電的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益。然而，我國的太陽能技術(shù)的應(yīng)用還處于起步階段，太陽能應(yīng)用范圍小，規(guī)模小，主要還是被應(yīng)用在熱水器和建筑設(shè)計方面。太陽能作為新能源開發(fā)和探索的核心部分，國家應(yīng)該重視和支持太陽能技術(shù)的開發(fā)和利用，地方電力公司應(yīng)制定新能源接入電網(wǎng)的可行性分析及系統(tǒng)改造升級計劃，保證太陽能在未來的良好發(fā)展態(tài)勢。

參考文獻(xiàn)：

[1]閆士職，尹梅，李慶，張偉鵬.太陽能光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)研究[J].電子元器件應(yīng)用，2009（01）.

[2]尤西里亞·王.太陽能電池 既供電又供熱水[J].科技創(chuàng)業(yè)，2010（12）.