光伏發電與并網技術分析

丁峰 江蘇林洋電力服務有限公司南京分公司

引言

隨著天然氣、煤炭、石油等不可再生能源頻頻告急，能源問題日益成為制約社會經濟發展的瓶頸，越來越多的國家開始開發太陽能資源，尋求經濟發展的新動力。光伏發電是綠色能源可以減少環境污染，實現社會經濟的發展同時有效的保護了自然環境。光伏并網發電技術的發展和提高，將進一步促進光伏產業的發展。

一、簡述

組件在太陽光照條件下產生直流電，直流電通過逆變器逆變為日常生活中所應用的交流電，再通過并網技術將綠色能源輸送到電網中。當前，國家電網已接入大量的集中式和分布式光伏電站，大量電源點的接入對電網系統造成很大的干擾和沖擊，保證光伏發電的電能質量和優化并網技術是當下的一個重要研究課題。

二、光伏發電系統特點

光伏發電就是利用光電技術將太陽能資源轉化成為電能，因此，光伏發電是綠色可再生能源，具有充分的清潔性、生命周期較長、易維護性、資源的充足性及潛在的經濟性等優點，在國家長期的能源戰略中具有重要地位。

光伏發電與常用的火力發電系統相比，優點主要體現于：①無枯竭危險；②安全可靠、無噪聲及無污染排放；③不受資源分布地域的限制，可利用荒山、隔壁、灘涂及沙漠等；④無需消耗燃料；缺點主要體現在：①光伏并網發電技術必須依托于電網，不能脫網運行；②光伏發電供電的穩定性較差，易受環境等因素影響。

三、光伏發電分析

（一）光電轉換

光伏電池是把太陽的光能直接轉化為電能的基本單元，電池片通過組合形成電池組件，電池的性能決定了電池組件的發電特性，電池組件是光伏電站的基本發電設備。

（二）逆變電路

光伏逆變器可以將光伏板產生的直流電轉換為交流電，自動匹配電網的頻率和相位，實現與電網的無縫銜接，避免對電網造成沖擊。

（三）最大功率點追蹤（MPPT）

光伏逆變器通過最大功率點追蹤（MPPT）的技術從光伏組件獲取最大可能的輸出功率。太陽能電池與太陽輻照度、溫度及總電阻之間有復雜的關系，因此輸出效率會有非線性的變化，稱為電流-電壓曲線（I-V）。最大功率點追蹤的目的就是在各種環境下，針對太陽能模組的輸出取樣，產生一個（太陽能模組的）負載電阻來獲得最大的輸出功率。

（四）孤島效應防護

孤島效應就是指因電網故障或停電維修等原因停止工作時，安裝在用戶端的光伏并網發電系統未能及時檢測出停電狀態而不能迅速將自身切離電網，而形成的一個由光伏發電系統向周圍負載供電的孤島現象。

孤島效應可能對整個配電系統設備及用戶端的設備造成不利的影響，包括：1)危害值班人員的生命安全；2)引起繼電保護誤動作；3)孤島區域供電不穩定對用電設備帶來損害；4)供電恢復時造成的電壓相位不同步可能會引起系統再次跳閘。由此可見，光伏并網系統必須配置防孤島檢測裝置，及時檢測出孤島效應并避免所帶來的危害。

四、并網技術的研究

在光伏發電系統并網時，關注光伏系統輸出電能的電能質量，包括注入并網點的諧波含量、電壓波動及無功平衡。保證系統輸出的電量不僅綠色環保、同時電能質量高質高效。

（一）諧波

在光伏發電過程中，會因為發電側部分電力電子元器件影響，從而影響電能質量，產生諧波污染。我國對于諧波的污染有著明確的標準，需要依據我國相關諧波污染標準進行諧波危害的評估和治理。在光伏發電并網之前，保證諧波電流和電壓符合相應標準。

（二）電壓波動

光伏系統的運行受到設備故障、天氣、溫度以及太陽輻照度的影響，輸出功率穩定性較差，輸出功率波動較大。對于并網光伏系統，這種不穩定的輸出功率注入電網將引起電網電壓的波動和閃變。在光伏發電并網之前，應采取合理的措施保證電壓波動符合國家相關要求。

（三）無功平衡

光伏系統中包含部分非線性設備，在進行功率的傳輸時，系統功率因數會隨著系統輸出的有功功率和無功功率的變化而動態調整。為此，在光伏系統設計時應考慮相應的無功補償，保證系統無功需求和功率因數達標。

五、結束語

綜上所述，通過對光伏發電與并網技術的廣泛應用，實現了太陽能資源向著電能資源的轉換，有效的降低了國家對非可再生資源的消耗。所以，要大力加強光伏發電與并網技術的研究，使得光伏發電技術得到更加廣泛的運用，為我國社會經濟的發展添磚加瓦。