淺談光伏發電與并網技術

李彥榮，王康民，張蝶，閆強

（山西能源學院，山西 太原 030000）

近年來，我國使用并網技術較為頻繁，這項技術可以加快能源轉換率，對推動我國電力發展有著重要意義。但是，目前我國對光伏發電并網技術方面投入的資金和人才較少，因此尋找切實有效的方法進行分析十分必要，有著較高的理論價值和分析意義。

1 光伏發電技術與并網技術內容概述

社會的發展離不開電力的使用，電力作為一項重要的能源，是否平穩供應對人們日常生活及各行各業順利運轉有著巨大的影響。隨著我國科學技術的飛速發展，光伏發電成為一種新型的發電方式，這種發電方式更加科學化與系統化，太陽能經過光電反應后產生電能，實際轉換中需要借助光伏組件、逆變器等，后續介入電網負荷。并網技術通常使用兩種方式進行分類，逆流與非逆流，集中與分布式。其中，逆流并網使用太陽能光伏在電力充足情況下，剩余電力會進入公共電網，反之，則會變化為負載供電。無逆流并網獨立性較強不會向公共電網供電，內部設置防逆流設備，如果出現供電不足的狀況可以隨時進行補充。集中并網運作產生電力會被對應的電網運用，重視電力供應的協調性，多用于較大的光伏電站日常工作，與負荷點相距較遠。分布式并網對輸送的電能直接配置，剩余電力或者不足電力借助電網進行調整，多用于小型光伏發電站。

2 光伏發電與并網技術分析及應用要點

2.1 太陽能電池

太陽能電池為這種新型光伏發電的運轉核心。光伏電池隨著我國科學技術發展優化完善，最初的光伏電池使用硅作為原料完成工作，這種材料經濟成本較高，運轉期間出現的電能損耗較高。二代光伏電池技術和原材料得以優化，使用的范圍變大，內部原料使用非硅成分，這種改良非常成功，可以在降低經濟成本的前提下，減少運行期間電力的損耗。當前擁有最新技術的光伏發電內部構成為薄膜電池和晶體硅等，這種設計方式可以大幅度提升光伏發電期間光電的轉換效率。

2.2 反孤島保護

孤島效應指的是電網運轉發生意外情況時，平穩的電力供應將會中斷，這時發電系統會依然維持負載電壓供電，繼續向外界進行輸出電力，這種狀態就是孤島效應的表現。如果維修人員并沒有及時檢測到這種故障，不能控制修理故障點，那么系統內部很可能會出現電壓不穩的現象，影響設備的正常壽命，對工作人員帶來巨大的安全威脅。面對這種狀況，工作人員可以采用反孤島保護手段將其解決。這種反孤島技術全面應用，可以在出現電網故障的時候及時停止光伏發電設備的運轉，避免在這期間出現電壓不穩的狀況。

2.3 光伏發電與并網施工

（1）準備工作。施工人員事先做好測量工作，在特定點位放置電力線路，采用科學的方式焊接支架結構，設置太陽能電池支架安裝板路設備，并對配件工程各個位置做好調試以及并網等。（2）在整體施工之前，需要仔細清理光伏屋面，確保現場施工電力使用高度安全，嚴格按照施工圖紙完成安裝工作，保證各個環節的安全規范。在鋪設電池板前，需要對其進行認真檢查，保證電池板沒有出現質量問題可以正常使用，精準測試開路電壓。施工人員需要重視匯流箱的檢查，實際安裝中確保性能穩定，每段電纜之間保持一定的安全距離。

2.4 太陽聚光光伏

太陽聚光光伏這項技術可以在某種程度上減少陽光照射地面期間產生的消耗，能夠增加太陽能轉換概率。這項技術的本質是使用特定的技術方式，將太陽光線能量匯集到聚光電池，進而強化陽光的照射強度。這項新型技術的使用，可以加快電力系統運轉速度，大幅度降低生產期間花費的經濟投入成本。其中，聚光器是這項新型技術的重要裝置，多數時候運轉的功能是加熱光能。在聚光器熱量達到一定數值時，系統將完成光熱能轉變。在此基礎上，電力系統會通過對應的裝置將光熱能輸送至電池，可以實現光電的高效轉換，發揮光伏發電的作用。

2.5 應用要點分析

（1）諧波方面。通過光伏發電并網技術，可以直接將太陽能轉換成電能，將電能接入公共電網中，但實際并網期間系統內部電流、相位等需要和系統保持同步，并網和電網雙方互相影響，會出現一定的諧波污染。（2）電壓波動。對光伏系統而言，陽光強度對后續功率輸出存在一定影響。因此，設備故障、氣候條件、陽光強度等因素能夠對系統后續的功率輸出產生影響，工作人員需要精準計算電壓，全面清晰地做好記錄，最大程度保證電壓的穩定。（3）無功平衡。光伏系統在功率＞0.98 時狀態為純輸出，根據分區平衡原則，光伏系統需要確保無功補償，減少線損概率，提高電力質量。

3 光伏發電與并網技術方案設計

3.1 運行設計

據相關資料，光伏發電有并網和離網兩種類型，可以和公共電網互相聯系的稱作并網型，可以獨立運行且不與電網互相聯系的稱作離網型。這種離網光伏發電通常用于偏遠區域，并且這些偏遠區域不能擁有公共電網，離網光伏發電對配備的儲能裝置要求較高。并網光伏發電與離網光伏發電相反，通常的建設位置周圍會有公共電網配置，這種系統正常運轉依賴公共電網。并網光伏發電最顯著的優勢是將光能進行轉化并入，可以將光伏電成功并入公共電網中，為公共電網供應較多電能，對儲能裝置要求較低。

3.2 案例設計

分析電力負荷時，以某地一寫字樓為例，比照這個真實案例后發現，其電力負荷主要分為五個方面：設備照明、電腦工作、溫度調節、空調使用、工作設備。在每個辦公室內配置12 盞電燈功率為60W，這些電燈平均每日工作時間約為14h，在這個空間中配置電腦數量約為40 臺，功率為180W，這些電腦平均每日工作時間約為8h。各個樓層配置4 臺熱水器功率為10kW，這些熱水器平均每日工作為4h。此外，在單獨辦公區域會有1 臺熱水器功率為2kW。夏季每日工作時長約為12h 其余設備功率為6kW，每日工作時間約為2h。在計算過這些數據后得知，這個寫字樓每層辦公室數量為50，樓層數為7，按照實際情況設計光伏發電裝置，其主要職責為保證寫字樓的日常用電，最大電力負荷是98kW，每天電力最大消耗數值是1130kWh。考慮到這種情況，本次測試將90kW 電力負荷，每日電力使用900kWh作為研究基礎數據。

3.3 光伏組件設計

對數據仔細分析考察控制成本和優化效率，根據項目具體情況和需求，對并網系統進行設計，出于避免光伏組件遮擋的目的，設計方陣時需要統計相鄰兩個方陣間最小距離。實例寫字樓頂部是水平結構，方陣需要朝向正南，選擇固定支架安裝，在計算最優角度后，將其傾斜角度設定為40°。這些光伏組件最大輻射數值是1830kWh，計算時設定最優距離，最終得到的組件數值是1750mm，最優傾斜角度是40°。在分析周圍環境后，發現并沒有大型的物體遮擋，按照最小間距方法運算，將相鄰兩個方陣距離設定3.6m。按照寫字樓的具體需求，將光伏陣區域分成四個，光伏安裝面積350m2，考慮這四個區域實際寬度和最小距離，在前三個區域中安裝4×28 組件方陣，最后一個區域安裝為4×35 光伏組件。這種方式可以增加配比的科學性，減少期間逆變運轉造成的損失。在設計項目時，選取組串類型的逆變設計，并且前三個區域光伏方陣一致，將裝機容量設置為36.15kWh，再選取15 個小型逆變器，最后一個區域設置46.4kWh 的裝機容量，選取10 個并網逆變器。

4 結語

總而言之，與傳統能源技術相比，光伏發電與并網技術能夠大幅度減少自然環境的破壞和污染現象，為綠色環保做出較大貢獻。面對目前存在的技術難點，相關部門需要對此提高重視，積極采取針對性措施優化光伏供電系統，加大經濟、人才投入，推動我國電力產業蓬勃發展。