探討太陽能光伏發電并網技術的應用

涂俊夫

摘 要：在全球經濟技術不斷發展的同時，全球環境污染和能源短缺等生態問題日益凸顯，而太陽能作為目前世界上來源廣、污染少的新型可再生的能源之一，已得到了廣泛的運用，其中光伏發電并網技術的太陽能發電的運用最為常見。文章將對太陽能光伏發電并網技術進行分析研究，主要從該系統技術的設計、以及運用過程中需要考慮的問題方面進行分析闡述。并對光伏系統工程中各部分的發電量進行統計分析，為太陽能并網發電技術的可行性提供依據。

關鍵詞：太陽能 光伏發電并網 系統 應用

太陽能的可再生性、清潔性，使其擁有廣泛的發展前景，在社會生活的方方面面的應用廣泛。尤其是太陽能電池板、太陽能電池都在多個領域中廣泛使用。這類太陽能產品的集成性、獨立性較高，像太陽能路燈、家電等，因此這些產品中的大多使用的是直流負載獨立的供電方式。太陽能光伏系統的類型逐漸增多，并更趨成熟，其應用的方式也更加豐富，因此運用光伏并網技術的太陽能發電已成為當前發展最為迅速、運用領域最為廣泛的光伏新能源應用技術。

1、太陽能光伏系統并網技術

太陽能光伏系統主要有獨立系統、并網系統以及混合系統三個部分組成。而依據光伏系統的運用形式、規模以及負載的類別，又可以分為6種，即小型太陽能供電系統、簡單直流系統、交直流供電系統、并網系統、混合供電系統以及并網混合系統。下面將對其中的井網系統和并網混合供電系統進行簡單的介紹。

1.1并網系統

太陽能光伏并網系統的工作特征主要是太陽能電池組件產生的直流電通過網逆變器轉化成為適合電網要求的交流電網之后，直接進入公共電網，光伏電池方陣所產生的電力不僅要負責交流負載，剩下的還要返還給電網。這樣，在陰天下雨時，太陽能電池設備沒有生成電能或器生成的電能不能負擔起所有的用電負荷，電網就開始供電。因為太陽能發電可以直接進入整個供電網絡，不用安裝蓄電池，，也就沒有了蓄電池儲能和釋放這一環節，避免了能量的不必要消耗，極大的減少了整個系統的運營成本。但是在整個系統運行中就要有專門的并網逆變器，來確保輸出的電能達到相應的需求。這樣就會損失掉部分的能量。這種系統與公用的電網和太陽能電池組件陣列共同作為交流負載的電源，降低了整個系統的負載卻電流，并且并網光伏系統可以對公共的電網有著調峰的作用。但是這個系統屬于一種分散式的發電系統，會影響到電網的順暢運行，應當給予一定的重視度。

1.2井網混合供電系統

在太陽能光伏產業的不斷發展的今天，在整個并網系統中，逐漸產生了太陽光伏陣列、電網和備用油機的并網混合供電系統。這一系統能夠當做一個在線不間斷電源來促進系統的負載供電保障率的提高。并網混合供電這一技術相對較為復雜，但是可以保證系統用電的穩定性，在供電要求高、備用電源以及電網供應不穩定的情況下使用更加適合.這種并網混合供電系統一般會使用控制器和逆變器共同作用，通過電腦芯片來實現對整個系統的全面控制，對各類能源進行綜合運用，來獲取最佳的工作狀態，并也能與蓄電池配合使用。在并網混合供電系統中，當出現本地的負載功耗低于某個范圍時，系統會對太陽電池多余的發電量或通過電網對蓄電池進行充電，確保蓄電池的浮充，以備不時之需。如果供電網絡出現故障，系統就會自行斷開電網，進行單獨工作，通過蓄電池或者是油機系統來供給負載所需要的交流電能。如果電網恢復了正常，這一系統就會再次進入并網模式，有電網繼續完成供電工作。

2、太陽能光伏發電并網技術系統的設計組成

2.1子系統的構成

太陽能光伏發電系統的各個子系統都是相對獨立的，均是由光伏子系統、直流監測配電系統以及并網逆變器系統等構成，將各個子系統的進行有機結合后，再進行380V三相交流電接至升壓變，最后進入供電網絡。

2.2主設備選型

在大多數情況下，單臺逆變器的容量越大，單位造價就會相對較低，但是當單臺逆變器容量過大時，一旦出現故障就會對整個電網系統產生重大的影響，因此需要依據光伏組件安裝場地的真實狀況，選取適合額定電量的并網型逆變器。在當前國內生產的并網逆變器單臺容量最大可以達到500kVA，但是100kVA及以上的產品的運行不足。為確保光伏發電場能夠穩定、經濟的運行，并網型逆變器能通過分散成組相對獨立并網的方式，這就能夠促進整個光伏發電系統的順暢運營。

并網型逆變器需要過、欠電壓，過、欠頻率，進行短路保護，防孤島效應，逆向功率保護等保護方式。每個逆變器都需要連接到多個串光伏電池組件，而這些電池組件可以利用直流監測配電箱連接到逆變器。直流監測配電箱內部安裝的有組串電流監測單元，能夠起到對各組串電流的監測作用，還能運用數據格式將整個電流監測信息傳送到逆變器控制器中。

2.3 10kV升壓系統電氣部分

10kV升壓變電站的升壓變壓器額定容量、電壓比、低壓進線回數以及電容器都需要依據發電量的設計情況進行設計安排。電氣綜合室需要進行分層布置，最底層主要是配電裝置室、電容器室，而上層則為逆變室，安裝有監控屏和逆變器屏。在升壓變壓器上選擇的是箱型干式變壓器，容量依據相關設計進行變更；而低壓進線柜選擇的是低壓抽出式開關柜；高壓出線柜則使用的是中置式空氣絕緣開關柜。

2.4防雷保護

升壓變電站一般處于室內，因此為了使光伏電池組和升壓變電站的相關建筑設施在遭受直擊雷和感應雷時得到相應的保護，在光伏電池組件支架和升壓變電站的非導電體的頂部安裝環形避雷帶進行防雷保護。為了確保相關人員的生命安全，所有的電氣設備都需要安裝接地裝置，電氣設備的外殼需要進行接地保護。

3、運用太陽能光伏發電并網技術時需要注意的問題

3.1系統電壓的波動

太陽能光伏發電裝置的實際輸出功率會因為日光的強度的變化而發生變化，在白天日照強度較強時，其發電裝置會輸出最大功率的電能，而在夜幕降臨時，輸出的功率近乎為零。所以，除了系統中設備設施的故障因素外，發電裝置的輸出功率會因為光照、氣候、季節等自然因素而發生變化，輸出功率出現波動。

3.2諧波

太陽能光伏發電系統是利用光伏組件來將太陽能轉變為直流電能，再經并網型逆變器將直流電能轉變成為和電網有著同樣的頻率和相位的正弦波電流，與電網共同作用，然而再這一過程中，會有大量的諧波產生。依據我國標準的《電能質量公用電網諧波（GB/T145-93）》中對于公用電網諧波電壓值的相關規定，見表1，可以對太陽能光伏發電系統產生的諧波的危害進行相關的評估。

再進入到公共聯接點的諧波電流允許值的規定上，因為太陽能光伏發電系統的電壓不夠穩定，實際進入到公聯接點的諧波電流需要在發電裝置并網時依據相關的規定的測量方式來進行測量。這樣，太陽能光伏發電系統在實際進入到電網時需要對諧波電流進行檢測，確保電流符合國家的標準，如果不符合，就要采取安裝濾波裝置等等措施。

4、結語

從以上對于太陽能光伏發電并網技術的相關分析探討中，可以看出太陽能并網發電技術的應用在技術上是具有可行性，從經濟的角度來說也是具有可行性的，對于社會環境的改善和社會的可持續發展有著巨大的影響，其推廣運用能夠極大的促進人類社會的長遠發展。

參考文獻

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