太陽能光伏發電并網技術的應用分析

劉欽文

摘要：近幾年來我國太陽能等清潔可再生能源的應用正在蓬勃發展，太陽能光伏發電技術也開始逐漸進入國家電力網絡，并成為維持電力供應的重要部分。將光伏發電并入電網一直是電力系統重點研究的部分，本文將對這一技術的應用展開分析。

關鍵詞：太陽能應用；光伏發電；并網技術

在當今能源枯竭，資源緊張的現實狀況下，尋找新能源成為大家關注的話題。太陽能是地球上的清潔能源，取之不盡，用之不竭，利用太陽能資源的光伏發電技術就是太陽能資源利用的一種。將光伏發電接入電力系統，是利用太陽能資源的關鍵一步。

一、光伏發電并網技術概況

光伏發電并網技術是指光伏發電系統直接并入電網的技術。其工作原理是太陽能組件產生直流電，再經過并網逆電器轉化，成為符合電網要求的交流電，最后直接接入公共電網。并網發電系統分為帶蓄電池和不帶蓄電池兩種技術。帶有蓄電池的并網光伏發電系統，具有可調度性，并且根據自身需要并網或退出，還具有電源功能。不帶蓄電池的并網光伏發電系統不具有可調度性和可操作性，一般用于國家大型系統。

光伏發電并網有集中式大型并網光伏電站和分散式小型并網光伏電站。前者由國家控制，將所發電能直接輸送到電網，再由電網統一調配，大型并網光伏有電站投資大、建設周期長、占地面積大的劣勢。后者則投資小、建設快、占地面積小，加之政府扶持力度大，并最終成為光伏發電并網的主流。

光伏并網發電系統的主要構造是太陽能電池陣列、并網逆變器和相應的中央集控系統。光伏發電系統的主要特點是在微網中運行，通過中低壓配電網接入超高壓大電網。

二、太陽能光伏發電的優點

（一）高效節能清潔優勢

太陽能光伏發電的原理與其它電力系統不同，主要利用太陽能這一清潔能源，將光能轉化為電能，省略一系列的能量轉化環節，使電能轉化更加簡單，效率更高，又簡單便捷，符合節能減排的目標。

（二）太陽能儲量豐富，資源分布范圍廣

太陽能具有清潔、環保、可再生的優勢，其分布非常廣泛，在全國區域都可以建造，方便快捷，部分設備體積小，價格優惠，為開發和利用帶來了巨大便利，減少對不可再生能源和化石能源的開發，減少對資源的浪費和環境的破壞。

三、太陽能光伏發電并網技術介紹

（一）太陽能電池技術

光伏電池是太陽能光伏發電技術得以發電的核心，已知第一代光伏電池原料是硅，應用范圍不斷擴大，應用技術也非常成熟，但成本卻居高不下。第二代光伏電池在襯底鋪上非硅材料，以減少電能的消耗，不受制作材料的限制，生產成本低，所以可以批量生產。后來的光伏電池是繼晶體硅和薄膜電池，結合設計理念和技術，使光伏的轉換效率進一步提升。

（二）光伏陣列最大功率跟蹤技術

光伏陣列功率輸出利用非線性傳導，與周圍環境、光照及負載都有很大關系。

（三）太陽能聚光光伏技術

太陽光照射到地球上，損失了大量能源。使用聚光光伏技術，可以降低太陽能能量消耗，提高太陽能的利用效率。聚光光伏技術是將太陽光聚集到面積較小的聚光電池上以達到提高太陽輻射強度、降低生產成本的目的。聚光器是聚光光伏技術的主要設備，它將太陽能加熱到一定溫度，轉化成光熱能，發射到太陽能電池上，從而完成光電轉換。

（四）孤島效應檢測技術

電網出現故障造成供電中斷時，光伏并網發電系統仍然在運行中，以負載電壓的方式繼續供電，形成了自給自足的孤島，這便是孤島效應。孤島效應會導致供電系統電頻、電壓不受控制，損壞用戶設備，在維修過程中帶電電路也會威脅到維修人員的人身安全。

（五）太陽能光伏發電并網電流控制技術

在并網技術應用中，起到控制作用的是逆變器，它可以將直流電轉變為交流電。逆變器的設置主要是最大限度減低電力諧波，提高電源供應的效率，保證電流輸入和輸出的整體穩定性和科學性。電壓變換器在運行過程中包含的內容非常廣，包括源濾波和不間斷的電流以及整流形式，可以促進高性能光伏并網系統的科學規范運行。實際情況中不同運行系統的共同點是含有電流控制內環結構。電力控制技術的應用是為了減少總諧波的失真率。變換器控制系統依靠電流控制策略決定優劣。

（六）施工技術

施工需要準備工作，定位放線，焊接支架基礎構架，安裝電池板支架，安裝太陽能電池板，安裝電氣工程，調試并網等。施工之前要徹底清理光伏屋面，保證施工現場用電，嚴格按照圖紙安裝，及時與施工人員做好安全技術工作。太陽能電池板安裝前要先檢驗，保持無裂紋、無變形、無劃痕、無損壞等，在陽光下的開路電壓需要準確測量。要避免組件從支架上滑落造成人員和財產損失。應當一人確保支架正常的情況下，一人將組件在螺母上固定。各個組件要保持橫平豎直，從上到下逐塊安裝。安裝匯流箱時要首先檢查，并安裝牢固，電纜與匯流箱之間保持安全距離。安裝橋架前要確認橋架無變形，并要求與設計吻合，使用螺栓連接，確保電纜橋架垂直和水平的誤差符合要求。調試并網需要檢測和調整系統性能，步驟是啟動系統設備，重點觀察配電裝置和逆變器能否正常工作，檢查光伏發電系統參數能否被監控軟件顯示正常。調試運行合格后可以并入電網。

四、太陽能光伏發電并網技術的應用前景

我國太陽能光伏發電并網系統成本高，但國家政策支持，大多數擁有補貼，技術問題也相繼攻克，但政策體制和管理機制是最大短板。分布式光伏電站占地少，分布廣，應設立國家技術標準，出臺管理辦法，由電網公司、管理部門和光伏業界共同推動。明確光伏電力收費標準，在符合技術標準的情況下，推動用戶側并網，自發自用和余電上網以及調劑余缺等措施。允許光伏公司在非自有土地上建設分布式小型光伏電站，與建筑業主實現利益分配，有最初的投資補貼轉變為電價補貼。

五、結語

太陽能光伏發電并網技術在應用中體現出其它能源所不具備的清潔、技能、環保、可再生的優勢，可以有效提高能源利用率，在未來具有廣泛的應用前景。社會經濟穩步向前發展，光伏發電技術的優勢也逐漸顯露。

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