光伏發電與并網技術分析

王玄偉 徐振虎

摘 ? 要：伴隨我國電力及布網發展不斷提速，光伏發電與并網技術作為現階段我國優化電網布局及降低消耗的重要方式，其重要性不言而喻。通過近年來大多研究發現，光伏發電與并網技術的科學性與創新性對降低電能消耗、優化電量供應影響頗大。本次研究將對光伏發電與并網技術進行分析，為下一步工作開展提供依據參考。

關鍵詞：光伏發電 ?并網技術 ?優化電量

中圖分類號：TM612 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2020）01（a）-0050-02

“并網技術”是當下影響我國電力發展及能源轉換的重要模式之一，具有較大的意義和影響。然而現階段有關光伏發電與并網技術研究相對較少，基于該問題現狀，要求用行之有效的方法對其進行分析研究，如光伏系統運行方式設計、用電負荷分析（以某寫字樓為實際案例）、光伏組件設計選型等，本次研究對光伏發電與并網技術進行分析，有十分重要的理論意義。

1 ?光伏發電概述

隨著我國能源開發及節耗工作順利開展，電能作為當下重要的清潔能源能源。對人們正常的工作學習、生活生產發揮著極為重要的作用。伴隨科學技術不斷創新，“光伏發電”應運而生。光伏發電不是單一片面的簡單流程，而是需要對其進行更為科學、合理的系統布局。光伏發電主要是指通過光電效應，將太陽能轉變為電能的系統過程。在該轉換過程中主要是通過光伏組件完成，其后通過逆變器進行整流逆變，最后介入其電網、負荷當中。其中，太陽能電池陳列在其作用發揮與功能體現方面較為明顯，也是該系統的主要能源核心元件之一。高效的逆變器將光伏電池組件產生的直流電轉換為符合電網及電氣設備要求的交流電，MBBT的跟蹤應用實現了綜合轉化效率的最大化?？刂破髦饕撠煂φw系統進行有效控制、調度等。蓄電池主要負責對電能進行及時存儲，根據實際情況進行負載供電。因此，從光伏發電的原理及層面角度來看，各系統配置及組件間具有較好的協同及控制關系。通過分析后發現，光伏電池組件的輸出方式主要為非線性模式，具有一定的恒壓源特征[1]。

2 ?并網技術分析

經過多年發展，并網技術主要有兩種分類方法，一種是分為有逆流并網和無逆流并網技術，另一種分為集中并網和分布式并網技術。

有逆流并網光伏發電系統，該并網系統主要以太陽能光伏發電系統為主要核心，其并網方式下，當其電能處于充裕情況下，可對其剩余電能進行有效利用，將其并入到公共電網當中，而當其太陽能出現供電不足時，可以實現電能向負載供電方式轉變。

無逆流并網光伏發電系統，該并網系統也是與上述系統不同之處在于其獨立性，通常不會向其公共電網進行供電，而當其太陽能光伏系統出現供電含量不足的情況后，公共電網會及時對其負載進行供電。無逆流的光伏發電系統加裝了防逆流裝置，光伏系統發出來的電用戶自己用不完，只能選擇關掉一部分光伏發電裝置，多余的電不能上傳電網。但如果用戶的光伏發電供應不足時，電網的電是可以隨時補充進來的，所以，這種方案的光伏并網在計算安裝多大功率時，是寧愿只安裝總負載的80%左右的功率。

此外，切換型并網發電系統及帶儲能型光伏發電系統是在上述兩種并網類型基礎上的創新性應用。

集中并網技術，該并網技術是將所產生的電能直接被其電網進行利用，大電網在對其用戶進行供電過程中主要以統一協同為主。其特點為單向電力交換。集中并網技術主要適用于相對大型光伏電站的并網活動，且離負荷點距離相對較遠，通過分析該方式主要適用于容量相對較大的光伏電站并網采納。考慮土地高效利用的因素，這類電站已大量應用于荒漠、山地、平原、水面等場景。

分散并網技術，該該技術也稱其為“分布式光伏發電并網技術”。該技術是指將所產生及傳輸的電能在用電負載上進行直接配置、規劃，而對其不足及多余電量主要采用聯通大電網形式進行有效調整。其特點為電力交換方式為雙向模式。且較為適用于小規模、且小范圍光伏發電系統。此類電站與電力用戶結合緊密，多應用于工廠車間屋面，商業建筑外墻，互補農業、漁業、養殖業等，具有創新性強、靈活簡單易于開發建設等特點。本文案例主要選擇分散并網技術。

3 ?分布式發電系統具體設計方案

3.1 光伏系統運行方式設計

通過對相關資料整理分析后發現，光伏發電系統主要分為并網型、離網型兩種。其中，能夠與其公共電網進行關聯的稱其為并網類型。其可以進行獨立運行并與其電網不發生關聯關系的為離網類型。離網類型系統主要適用于較為偏遠地域、地區，且該地區范圍中必須不具備公共電網系統。離網類型系統對其儲能設備的要求相對較高。并網類型系統恰恰與離網類型系統相反，往往建設在離公共電網較近的地區，并公共電網具有一定的依賴性。并網類型系統的最大功能是可以實現其光能的轉變及并入，將光伏電能并入到電網中去，使公共電網系統可以獲取大量電能。且對存儲系統的依賴性相對較低。該系統主要選擇并網類型光伏發電設備，其具體運行模式如下：第一、該系統白天可以通過太陽能電池板進行快速發電，為周邊建筑及區域進行及時供電。當其供電量過剩或充裕時，進行自主型充電，主要以蓄電池組充電為主。待其蓄電池組充滿后將其剩余電能進行電網輸送。待其天氣不好，如陰雨、無光等情況下在有其蓄電池組進行電能供應，一旦出現不足情況則由電網進行持續供電。第二、在夜間無光情況下，太陽能板無法進行運行工作，此時則由蓄電池組進行相應供電，如不足后則由公共電網進行供電[2]。

3.2 用電負荷分析以某寫字樓為實際案例

在用電負荷分析方面，以某寫字樓為實際案例。通過對案例進行分析后發現，某寫字樓負荷大致可概括5大類，主要包括：日常照明、辦公電腦、室內加熱、運行空調、相關設備應用等。且每個獨立的辦公室具備12個60W類型電燈。且每日工作運行時間為14h。該辦公環境中共40臺180W電腦設備，且每日工作運行8h。同時，每個樓層具備4臺10kW加熱水器，且每日工運行作4h。另外，每個辦公室內還1臺，為2kW。在其夏季6～8月中每日運行工作時間為12h。其他相關設備6kW，且每日運行工作2h。通過對該寫字樓統計后得出，其每層樓總計為50間辦公室，其總共層數為7層。根據實際情況對光伏發電系統進行設計，主要負責該寫字樓日常照明及工作用電，其最大負荷為98kW，統計后發現，其日最大消耗用電量為1160kWh?；诖爽F狀，本次研究主要采用90kW負荷、且日均用電量為900kWh當做本次研究參照，即發電基礎數據[3]。

3.3 光伏組件設計選型

經過全面分析后，對控制成本及優化效率等方面進行綜合考量，根據該項目實際需求與情況，對屋頂光伏系統選擇用戶側并網系統設計[4]。從有效規避光伏組件之間可能出現相互遮擋角度出發。在對其方陣設計中一定要計算方陣之間存在的最小距離值。該項目寫字樓房屋頂部頂為水平面結構模式，其設計方陣主要為正南方向，在安裝方式選擇中主要以“固定式支架傾斜”為主[3]。通過對最佳傾角進行計算后，其設計傾角數值為40°。且該光伏組件平面的輻射量最大值為1830kWh/m4。且按照最佳距離對其進行計算，得出其組件長度數值為1750mm，且最佳傾角值為40°。通過對周邊區域調查分析后，發現周圍無相關建筑物遮擋情況，根據最小間距計算步驟，其方陣間距設置為3.6m。

同時，按照該寫字樓實際需求，將其安裝光伏陣列具體位置主要分為A、B、C、D，即4區域劃分。且適用于光伏陣列安裝總面積為350m2。結合4區域劃分的具體寬度與最小間距，且A、B、C三個區域都可以安裝4排每排28個共82個光伏組件方陣[5]。而D區域安裝設計為4排每排35個共120個光伏組件。同時，該并網光伏逆變器設計額定容量在與光伏發電體系的總裝機容量，即二者之間的并網之比稱其為“額定容量比”，該范圍應設置為0.9～1.4之間。這樣才能保證更為科學的匹配度，進而減少了逆變所產生的損失。在該項目設計中，選擇組串逆變設計方法。且屋頂A、B、C光伏方陣相同，并裝機容量數值設計為36.15kWh，選擇15臺小型組串并網逆變器。且該項目屋頂中的D區域裝機容量設置為46.4kWh，并選擇10臺并網逆變器[6]。

4 ?結語

綜上所述，通過對光伏發電與并網技術進行分析，主要包括：光伏發電概述、分布式發電系統具體設計方案，其包括光伏系統運行方式設計、用電負荷分析以某寫字樓為實際案例、光伏組件設計選型等，從多方面、多角度對光伏發電與并網技術進行闡明，為下一步工作開展奠定堅實基礎。

參考文獻

[1] 陳金波，薛峰.分布式并網光伏發電站系統應用與技術分析[J].科技創新與應用，2019（20）：71-72.

[2] 尹雁和，陳俊杜，江賽標，等.分布式光伏發電非專線并網技術的研究與應用[J].電工電氣，2019，253（1）：76-77.

[3] 張雪珍.現代分布式光伏電站并網技術方案研究[J].自動化應用，2019（3）：110-111，122.

[4] 喬永力，徐紅偉，孫堅.家庭并網光伏發電系統仿真研究與分析[J].電源技術，2019，43（1）：139-141.

[5] 唐一銘，顧文，莫菲，等.大型并網光伏電站有功功率控制策略與試驗分析[J].科學技術與工程，2019，19（11）：153-160.

[6] 張學，龐云亭，邱格，等.基于SiC器件的集散式光伏發電系統損耗模型與分析[J].電工電能新技術，2019，38（2）：83-90.