光伏發電并網及其相關技術發展現狀與展望

趙建華 趙雷慶

摘 要：隨著我國環境治理攻堅任務的提出，給光伏發電提供了發展的契機，當前形勢下，全國各地都在發展光伏發電技術，不但可以改善環境，降低用電成本，還從很大程度上節約了時間和空間的建設成本。本文主要研究光伏發電并網及其相關發展技術，并對其未來發展進行了展望，重點對MPPT技術做了介紹，幫助人們更多的了解光伏發電技術。

關鍵詞：光伏發電；并網技術；現狀；展望

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。

1 光伏發電概述

光伏發電是太陽能發電的一種方式，光伏發電主要是指用微網的方式并入超高壓發電網中去，讓其能夠互相支撐，在我國光伏發電都是集中式國家電網，如今的光伏發電主要是小型分散型并網發電，相對投資小，占地少，建設速度快。光伏發電并網采用的是清潔綠色能源，不會對環境造成破壞和污染，符合我國可持續發展的要求，深受各國投資者的青睞。

2 光伏發電的歷程

2.1 光伏發電的國內歷程

我國自1985年就開始了光伏發電的研究，逐漸引進美國單硅太陽能電池以及非晶體硅電池，經過多年的研究，我國逐漸開啟了光伏發電的發展歷程，尤其是金太陽工程的實施，更是加大了光伏發電的支持，根據統計，我國截止到1997年已經有各類光伏發電站7座，1998年在西藏地區建立了世界上最高的光伏電站，2010年，在寧夏吳忠市太陽山建立了大型光伏電站，采用陽光電源大型并網逆變器，成為我國光伏發電歷史上最大規模的并網，同年上海世博會，合肥陽光電源有限公司承建了光伏發電的主題館，中國館等大型發電系統，成為世界矚目的清潔綠色能源。我國預計到2020年太陽能發電量達到180萬kW，并且有可能達到1000萬千瓦，我國很多地區都處于缺電狀態，可是隨著人民物質生活的提高，光伏發電更是有了更為廣闊的發展空間。

2.2 國外光伏發電發展現狀

光伏產業在全球處于膨脹發展狀態，尤其是在2006年之前的十年，幾乎是以每年33%的速度增長，2004年世界光伏電池及其組件的產量達到了1200MW，隨著光伏技術的日益發展，并網發電在光伏市場中越來越占主導地位，根據相關數據顯示，2010年全球網絡累計共有并網發電30GW，其中日本占到了51%。在歐洲，歐盟太陽能光伏發電已經達到了3GW，預計到2020年，太陽能電池組件產量能夠達到54GW。在國外光伏發電的國家中，日本占據了十分有利的地位，因為其能源枯竭，國土面積較小，更是提出了2030年光伏發電要達到1000GW的目標，美國的光伏發電在2000年之前一直位居世界第一，可逐漸落后日本和歐洲，2004年之后，美國專門繪制了自己的光伏發電線路圖。全世界光伏發電的成就令人興奮，總體來看，主要表現在以下幾個方面：一是太陽能發電的壽命增長，屋頂并網光伏系統增多，二是發電成本降低，三是越來越大的光伏發電群開始出現。

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。

參考文獻：

[1]畢竟.光伏發電并網及其相關技術發展現狀與展望[J].山東工業技術，2018（16）：162.

作者簡介：趙建華（1990-），漢族，河北張家口人，本科，電氣工程及其自動化專業。