光伏發電并網及其相關技術發展現狀與展望

曹琦

摘要：由于光伏發電是基于自然能源而發展的，因此該方式容易受自然環境的影響，具有明顯的隨機性。同時，在完成光伏電站并網作業后，電網系統也已經演變為多電源系統，此時諧波與直流分量都隨之加大，設備故障率隨之提升。基于提升光伏發電并網穩定性的目的，相關部門應加大此領域的研究力度，積極引入人才，搭建高水平化的科研平臺，從而優化諧波以及電壓閃變現象的解決機制，確保電力系統能夠安全、穩定地運行。鑒于此，本文主要分析光伏發電并網及其相關技術發展現狀與展望。

關鍵詞：光伏發電;并網;技術

1、我國光伏發電產業的現狀

太陽能作為世界上最豐富的可再生資源，其分布廣泛、沒有污染，是一種理想的能源。光伏發電相對于傳統發電是一種新的發電形式，對環境不會造成任何污染。光伏發電是依據光生伏特的發電原理，通過光電轉換的方式將豐富的太陽能轉化為光能，通常系統主要由太陽光伏組件、匯流箱、逆變器、變壓器及配電設備構成，同時再加上監控系統、有功無功控制系統、功率預測系統、五防系統及無功補償裝置等輔助系統與設備，組成一套完整的光伏發電系統。

我國的光伏發電網系統分為分布式和集中式2種，其中分布式的電網在城市屋頂上應用較多，形成光伏建筑一體化，而且該種系統形式占地面積少，安裝較靈活，投資成本較低。該種方式電網的安裝不需要考慮到負載性能，所以會降低系統成本。集中式的光伏電網系統是一種大型的光伏并網電站，通常在戈壁中使用的比較多，能有效輸出電能，該種發電形式一般都是企業出資建設，而且建設的成本較高。我國太陽能光伏發電方面在不斷發展，與此同時，我國重點發展太陽能熱利用及與其相關的一些新能源產業，而且我國在新能源產業發展中的一些政策較好，所以光伏發電的道路越來越廣闊。目前，我國光伏發電水平與國外發達國家相比，已經處于一個高速發展階段，但也存在一定劣勢，就是在電網發電占比中，光伏發電依舊是占比較小的一種發電形式。

2、光伏發電并入電網的方法

（1）深入研究作用機理。光伏發電通過微電網的形式與電網進行并入時會產生相應的作用，這種作用會對電網的運行產生一定的影響。在分析影響時需要采用多元化的方法。微電網會對電網的安全以及穩定造成影響，因此分析方法與高壓系統有所不同，研究工作開展中需要深入分析影響，對影響出現的機理進行討論，形成相應的理論，為光伏發電并入電網奠定理論基礎。

（2）構建系統驗證環境。在對光伏發電系統進行分析時要構建相應的模型，并與發電系統的動態及靜態進行相應的對比，這樣可以完善模型，保證模型構建的合理性。使分析軟件具有計算能力，為兩者的融合提供技術指導。在進行光伏發電系統建模研究的基礎上，建立光伏發電系統并網的典型案例，包括典型光伏發電系統、光伏發電系統典型運行方式、典型控制措施等，然后對案例進行仿真計算，通過對這些典型案例的不斷積累，建立光伏發電系統并網的典型案例數據庫，為仿真分析研究光伏發電系統對大電網安全穩定影響提供良好的實驗環境。

（3）研發控制設備。要想實現兩者的順利并入還需要研發相應的控制設備，光伏發電并入電網會豐富電網的故障類型，傳統的故障檢測方法無法滿足工作的需求，因此需要研發新型保護技術。并網過程中會出現孤島現象，孤島現象指的是并網過程中電源在出現故障時繼續供電，為了保證用電的安全，需要定期進行檢查了解是否存在孤島現象，如果發現孤島現象要及時的解決，減少孤島現象對并網工作的影響，保證并網工作的順利進行。

（4）建設微電網技術配套。最后光伏發電系統并入電網時要建設微電網技術配套，在建設微電網技術配套時需要充分的了解各項技術指標及特性，確定技術要求。技術規范制定時還需要考慮到光伏發電系統的規模、系統運行過程中接入的電壓數量以及電能等，這樣可以使技術規范制定的更具有針對性，更合理。合理的制定技術規范具有重要的作用，規范的制定可以為光伏發電并入電網工作提供指導，保證電網的穩定，避免對電網產生危害。

3、光伏發電最大功率點跟蹤技術發展現狀

光伏發電的具有隨機性強，不確定性強和不連續性的特點，而且光伏輸出的影響因子眾多，難以精確研究，比如太陽能面板的溫度和環境溫度是無法控制的，隨著溫度的改變，光伏發電的最大功率點跟蹤（MPPT）逐漸引起人們的重視，其快速性，準確性和穩定性逐漸得到人們的認可，下面對其工作原理進行簡單介紹。

3.1、恒定電壓法

溫度變化對光伏陣列輸出功率引起的變化非常大，但是輻照度對光伏發電的影響更加明顯，根據相關數據顯示，不同輻照度下的最大功率點對應地方輸出電壓變化量并不大，也就是說，可以粗略的將 MTTP 默認為穩壓控制，這種方法優點是控制起來簡單，實現容易，但是精度并不是很高，因為其忽略了光伏發電的溫度影響。

3.2、擾動觀測法

在光伏發電運行正常時，通過不斷的微小的電壓波動擾動光伏陣列的輸出電壓，繼而在端電壓變化同時檢測輸出功率變化的方向，就能夠確定最優化途徑，從而決定下一步電壓的參考值，這種方法容易實現，測量的參數較少，而且相對精度較高，但是這種方法受環境的影響較大，不容易找到最大功率點，而是將臨界點放到了最大功率點附近。

3.3、導納增量法

根據光伏陣列的 P-V 曲線，必然存在唯一的點，成為最大功率點，在這個點處，功率對電壓的導數為 0，此時，輸出電導的變化量等于輸出電導的負值時，光伏陣列工作點就可以認為是其最大功率點。這種方法的準確性最高，而且還可以避免環境變化的跟蹤性，但是實施起來相對復雜，而且對微處理器有較高的要求，盡管如此，依然受到很多同行的青睞。

4、結論及展望

我國光伏發電雖然取得了很多的成就，但是依然有很多難題需要攻克，總體上來講，其發展前景是很好的，尤其是近些年來，我國加大了對光伏發電的投入，大力扶持我國的光伏發電企業，加快對光伏技術的科研投資，一系列的政策出臺幫助光伏發電并網技術取得了很好的發展勢頭，尤其是一些前沿科技，不斷突破歐美等發達國家的封鎖，大大促進了我國光伏發電技術的發展，從很大程度上提高了我國的國際影響力，我們相信，隨著我國光伏發電技術的精進，會不斷的發展我國光伏發電產業，促進我國光伏發電技術的不斷進步。

總之，隨著煤、石油等化石能源儲量的日益開采，世界范圍內的能源日趨枯竭，人類不得不面對能源危機的現實環境，為了改善人類賴以生存的生態環境，維護人與自然和諧發展的環境，各國都在致力于新能源的發展，光伏發電技術與水電、風能相比，擁有無噪音、無污染、故障率低和維護簡便等優點，取之不盡用之不竭的太陽輻射能源為人們提供了良好的光伏發電環境。根據實際數據顯示，光伏發電已成為當前較新的一門技術，尤其是光伏發電的大型化和并網化成為光伏發電的發展方向，共同承擔了發電的任務。

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