芻議太陽能光伏發電并網技術的應用

邱丹驊

【摘要】太陽能光伏發電主要指是通過應用太陽電池所組成的光伏板，將太陽能轉化為電能，從而為社會發展提供資源條件。近年來，此種發電技術的應用越發成熟，而且運行方式也呈現多樣化，不僅可以獨立運行，還能夠并網運行，從而為電力市場的發展注入了新鮮血液，這不僅能夠實現環境保護，還能夠保障電能供應的充足性，應當引起重視。

【關鍵詞】太陽能;光伏發電;并網技術

一、并網技術簡介

1.1并網系統

并網系統是目前我國大力支持發展的一種太陽能光伏系統，其原理簡單來說是就是將太陽能產生的電能直接輸入到電網中，當然太陽能所產生的的電能屬于直流電形式，還需要通過并網逆變器進行轉變，使其成為交流電。這些電能除了滿足其本身的負荷需求外，其他的電能輸入到電網，為終端用戶提供用電，當太陽能發電不足時，則由電網提供電能支持系統的運行。這種系統免去了電能現有蓄電池儲存后在接入電網的步驟，減少了損耗和成本，但需要并網逆變器的轉換，其中也會因為轉換效率的問題而出現一定的損耗。該系統有兩種形式，一種是集中式的，通常為國家級電站，工程規模較大，需要較多的投資;另一種是分散式的，尤其是與建筑一體式的，無需大規模投資，工期短、占地少，因此在我國被大力推廣。

1.2并網混合系統

隨著太陽能光伏系統的不斷演進，以及對供電穩定性要求的不斷提高，逐漸發展出了混合式的系統，其中應用了在線不間斷電源技術作為提高供電穩定性的重要保證。該系統相對來說較為復雜，技術要求高，但能顯著提升供電的穩定性，對于電網不穩定、對供電穩定性敏感的地區較為適用，也可以應用做備用電源。并網混合系統中的逆變器與控制器集成在一起，通過計算機技術實現對整個系統的操控，以保證系統處于穩定狀態，并可連接蓄電池。并網混合系統的主要工作原理是以本地負載功耗的實際情況來運轉的，當本地負載功耗較小時，太陽能產生的電能被存儲于蓄電池，反之則向電網輸送電能。如果并網狀態出現了故障，則會自動切換到離網狀態，待故障排除后，再切換回并網狀態。

二、太陽能光伏發電并網技術設計

2.1子系統設計

太陽能光伏發電系統主要包括光伏模塊子系統、逆變器并網系統等結構。在實際的運行中，并網逆變器可以實現升壓變壓器和三相交流電的連接，進而將系統轉化獲得的電能和電網有效的耦合，使其可以在各個領域獲得應用。

2.2主設備選型

并網逆變器是太陽能光伏發電并網技術中的關鍵愛你設備，對整個系統十分重要。對逆變器來說，容量越大，價格反而越低。但是其中存在一個問題，如果大容量并網逆變器在運行中出現問題，將會致使整個系統的正常運行受到影響。因此，我們需要根據系統的實際情況，選擇合適的并網逆變器，保證其額定容量和實際情況的匹配。與此同時，保證并網逆變器良好的保護功能，以更好的保護系統，有效促進太陽能光伏發電并網技術的合理使用。

2.3升壓系統設計

太陽能光伏發電并網技術在運用過程中，將會產生定電壓為380V的交流電。為了使其入網，需要升壓系統的幫助，對其進行升壓處理。因此，需要根據實際系統的實際發電量，進行升壓變壓器的選擇。我們平常使用較多的變壓器是箱型干式變壓器。在進行升壓變電站設計時，通常情況下會設計上下兩層結構。其中上層設計為逆變室，而下層設計是配電室。另外，高低壓進線柜的設置也十分重要，需要科學的進行設計。完善的計算機監控系統也是必要的，需要通過它對升壓變電站的運行情況進行實時、準確的檢測和監督。

2.4保護措施設計

在高溫環境中，升壓變壓器極有可能出現跳閘現象。當過電流或者過電壓時，高低壓開關柜設置的監控裝備將會自動對其進行保護，而且它只適用在電壓太高、太低或者頻率不穩定的情況下，進而可以保障系統中各個組件的正常、穩定運行。在系統出現極性反接或者孤島效應等問題時，并網逆變器可以自行脫離，進而使系統處于安全正常的環境中。

2.5防雷系統

如果系統受到雷擊，系統中的部件將會受到不同程度的損害。因此，需要設計防雷接地設置，以保障系統免受雷電的損壞。一般來說，在光伏電池組件或者升壓變電站的屋頂等位置進行避雷帶的安裝。在進行避雷帶種類選擇時，一般需要選擇環狀的，并且需要設置獨立引下線。在進行電氣設備安裝時，需要安裝接地裝置，對于變壓器等設備還需要安裝外殼接地，以保障系統的安全，保護操作人員的安全。

三、并網注意事項

3.1電壓波動

光伏系統輸出功率和光照強度有直接關系，在光照相對較強時，系統輸出功率達到最大，而在光照較弱時，其輸出功率急劇減小?；诖耍O備故障外，光照強度、氣候、溫度等都會對輸出功率造成直接影響，使其極不穩定。按照現行技術規定對光伏系統突然發生切機時的電壓影響進行計算，在計算過程中，功率因素需要乘以0.8的補償系數。在光伏系統并網過程中，需要做好電壓波動記錄，并根據波動情況進行補償，而實際運行過程中，光照強度實際變化屬于漸變的過程，其波動值一般在1%以內。

3.2諧波

光伏系統采用光伏組件產生直流電，然后通過逆變器產生相位和頻率與公共電網完全相同的電流，與電網相連。在以上過程中，直流變交流會產生一定諧波影響。為避免諧波對公共電網的供電可靠性與電能質量造成影響，需進行有效校核與處理。在光伏系統中，多使用逆變器將直流電逆變成交流電，然后再通過升壓與公共電網并入。對10kV電壓系統而言，其總諧波畸變率不能超過4.0%。從現有資料看，在完成逆變后，畸變率可保持在3.0～4.0%范圍內，可滿足標準的要求。然而，因逆變以后的畸變率與上限4.0%十分接近，所以在并網過程中和其它諧波相疊加以后，會超出上限值4.0%，因此需要重視并做好實際檢測。

由于光伏系統實際輸出功率極不穩定，進入公共電網的諧波應在并網過程中采用符合標準的方法實施測量?；诖?，光伏系統在并網的過程中應對電流和電壓進行檢測，確認檢測結果能否達到要求。若無法達到要求，則要增設濾波裝置。對于濾波裝置，它能和無功補償裝置充分配合。

3.3無功平衡

光伏系統的功率因數可以達到0.98以上，屬于純有功輸出范疇。從現行規定可知，為確保無功補償能滿足按照分層分區進行就地平衡的基本原則，光伏系統必須進行無功補償，以此滿足公共電網對無功提出的具體要求，保證電能質量，避免產生較大的線損。如果光伏系統采用10kV的電壓與系統相接，則高壓側的功率因數主要處在0.85～0.98范圍內，為達到就地平衡目的，光伏系統需要以裝機容量為依據進行無功補償，一般按裝機容量60%控制。具體的工程當中，需要綜合考慮公共電網實際情況與用電負載，以此為無功平衡設計提供可靠的參考依據。

結語

目前，隨著能源的逐漸消耗，人們對新能源的研發經費及人員投入在不斷增加，尋求新的能源迫在眉睫。太陽能光伏發電技術的發展應用及技術的日益成熟對電能短缺問題有所解決。該技術的高效及實用運用可以有效促進電力系統發展，滿足人們生活所需電能的需要。

參考文獻

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