對太陽能光伏并網發電系統的分析

摘 要：隨著能源枯竭、環境污染等社會性問題的不斷惡化，人們對于太陽能、風能、生物能等可再生清潔能源的重視程度變得越來越高，而光伏并網發電系統作為太陽能發電中的一種形式，也因此得到了更為廣泛的應用。為此，本文對太陽能光伏并網發電系統的定義與原理進行了介紹，并從光伏并網發電系統的分類、結構、優勢等方面展開了分析，希望能夠對光伏并網發電系統的發展起到一定幫助。

關鍵詞：太陽能；光伏并網發電系統；清潔能源

引言：

在節能環保與可持續發展理念的引導下，現代社會的可再生清潔能源種類與應用技術雖然比較多，但相比于其他的可再生清潔能源應用技術，光伏發電在清潔性、可再生性、分布范圍、適用區域、建設難度等方面都具有著非常顯著的優勢，因此，對于太陽能光伏并網發電系統的研究是非常具有現實意義的。

一、太陽能光伏并網發電系統概述

太陽能光伏并網發電系統實際上也就是利用太陽能進行發電，同時利用并網逆變器等相關設備對太陽能組件所產生的直流電進行轉換，使其成為符合市電電網要求、能夠供用戶直接使用的交流電，并最終接入到公共電網之中的一種發電系統。一般來說，太陽能發電可以分為光伏發電與光熱發電兩種，而太陽能光伏并網發電系統則正是光伏發電中的一種，這種發電系統是通過逆變器與電網建立連接，因此可以將電網作為儲能單元，而無需通過蓄電池來存儲電能，與同于太陽能光伏發電的獨立光伏發電系統相比具有著較大的優勢[1]。同時，由于發電系統所產生的電能夠直接是輸送到電網之中，因此并網光伏發電系統既可以應用集中式的大型發電站，作為國家級發電站進行統一的電力調度，同時也可以作為分散式的小型發電系統應用于公共建筑、住宅小區等領域，這使得光伏并網發電系統的應用范圍非常之廣，推廣起來也是比較容易的。

另外從原理的角度來看，光伏并網發電系統主要是利用了光生伏打效應，從而將太陽輻射能量轉化為了電能，在發電系統正常運行的狀態下，太陽光會直接照射在太陽能電池中的半導體材料上，同時由于半導體材料具有著電子特性，因而其內部會在太陽光的照射下形成內建靜電場，最終在外電路中產生電壓和電流，完成光能向電能的轉化，而轉化后的電能則會通過逆變器輸送到電網之中。

二、太陽能光伏并網發電系統的分類

從目前來看，太陽能光伏并網發電系統的類別是比較多的，從系統功能的角度來看，我們可以將光伏并網發電系統分為可調度式發電系統與不可調度式發電系統兩種，二者的區別在于可調度式發電系統具有蓄電池組，能夠將發電系統產生的電能存儲到蓄電池當中存儲起來，并根據實際需求來決定并入電網或是在閉路系統中單獨使用，同時也可以自定義并網功率與系統運行時間，而不可調度式發電系統則只能夠直接接入到電網中或是單獨使用。另外，不可調度式發電系統還可以具體分為有逆流發電系統、無逆流發電系統、切換型發電系統幾種，其中有逆流發電系統是指能夠實現電網供電與向電網供電的發電系統，這種發電系統能夠通過對電能是否充足的判斷來選擇由發電系統向電網供電還是由電網向負載供電，從而保證電力供應的穩定性，并避免電能的浪費。無逆流發電系統不會向電網供電，其產生的電能僅供應內部負載的電力需求，但在電能不足的情況下，仍然可以由電網代替發電系統向負載供電[2]。而與有逆流發電系統、無逆流發電系統相比，切換式發電系統則顯得更為靈活，這種發電系統存在電網供電與發電系統單獨供電兩種，由于太陽能發電會受到天氣因素以及故障因素的影響，因此當光伏并網發電系統的發電量較低時，系統會直接切換到電網供電狀態，而當電網出現停電、限電等情況時，則會切回到獨立運行狀態，由光伏并網發電系統單獨供電。這些不同類型的光伏并網發電系統有著不同的優勢，但也存在著一定的局限性，因此旺旺會應用于不同領域，例如可調度光伏并網發電系統擁有儲能裝置，因此主要用于應急負載的供電系統，而無逆流供電系統則多用于廠房、辦公大樓、圖書館等獨立建筑的空調系統[3]。

三、太陽能光伏并網發電系統的構成

（一）光伏組件

太陽能光伏并網發電系統的組成部分有很多，而光伏組件正是其中最為重要的部分之一，由于太陽能電池的電壓較低，因而光伏組件，通常會由多個太陽能電池共同構成，并通過導線將不同的電池連接起來。目前的太陽能電池主要有單晶硅電池、多晶硅電池、非晶體電池以及化合物薄膜幾種，不同類型電池的材料、性能特點、生產方法以及成本都有著很大的差異，例如單晶硅電池的體積較小、穩定性更好，但成本卻比較高，而非晶體電池雖然成本低、生產方法簡單，但在性能上比較差。

（二）匯線盒與匯流箱

匯線盒主要用于對光伏組件串的匯集，能夠對光伏組件的輸出電壓進行準確控制，從而保證逆變器的工作效率，同時對于光伏組組件的串聯也是比較重要的。而匯流箱則是與匯流箱相連接，主要是用于光伏組件的保護以及對直流量的監控，對于發電系統安全性與可靠性有著直接的影響，具體包括斷流器、熔斷器、二極管等等。

（三）逆變器

逆變器作為光伏并網發電系統與電網間的連接以及直流電向交流電的轉換裝置，其在太陽能光伏并網發電系統中的作用是非常關鍵的。目前的逆變器主要分為正弦波逆變器與方波逆變器兩種，其中正弦波逆變器的失真度較低，因此適用于大型的集中式光伏并網發電系統，而方波逆變器的失真度相對較高，主要應用于分散式的小型光伏并網發電系統。而從實際應用的角度上來看，在太陽能電池價格普遍較高的今天，逆變器必須要盡量提高其效率，從而為系統的整體發電效率提供保障，否則就要想滿足負載的電壓與電能需求，就必須要增加太陽能電池，從而使應用成本大大提高。同時也要對逆變器孤島效應加以注意，以免造成用電設備、逆變器的損壞。

結束語：

總而言之，在太陽能發電得到廣泛應用的今天，光伏并網發電系統的作用已經得到了進一步的提升，無論是分散式發電系統還是集中式發電站，都已經體現出了很大的價值。而在未來，我們還需要對光伏并網發電系統的結構、原理、優勢等進行更加深入的認識，并在此基礎上對光伏并網發電系統進行進一步的優化。

參考文獻

[1]貴佳豪，王貴鑫.太陽能光伏并網發電系統應用研究[J].科學技術創新，2018（01）：185-187.

[2]周迎春，胡志軍，肖慧慧.太陽能發電并網系統關鍵技術[J].電子世界，2017（09）：150.

[3]孟陳.太陽能光伏并網發電系統的應用實踐[J].安徽建筑，2016，23（05）：255-256.

作者簡介

張敏（1982年 女），籍貫：山東德州，職稱和學歷：助理工程師，大學本科學歷，研究方向或專業：太陽能光伏發電系統，單位（學校）名稱：力諾電力集團股份有限公司。

（作者單位：力諾電力集團股份有限公司）