并網光伏發電系統設計研究

韓玉杰

山東中科先進技術研究院有限公司 山東濟南 250101

隨著全球化石能源儲量減少和環境污染加劇問題，人類需要尋找到替代傳統化石能源發電的新型、清潔、可持續利用的發電模式，光伏發電系統具有清潔無污染、可持續利用的特點，越來越受到國家和各企業單位的重視。根據光伏發電系統工況點，控制系統使光伏系統工作在當前最大輸出功率處稱為最大功率點跟蹤（Maximum Power Point Tracking，MPPT）控制，光伏發電系統首先經過直流穩壓，通過逆變器轉變為交流電能。受光照強度和現場溫度影響，光伏發電系統輸出功率呈現隨機間歇性，需并網跟蹤控制實時調節并網參數，這是光伏系統并網發電中的核心環節。

1 并網光伏發電特點和現狀、優勢

1.1 并網光伏發電特點和現狀

并網型光伏發電指的是將太陽能光伏發電與電力系統連接起來組成并網型發電系統，可以為電力系統提供無功和有功功率，實現光熱資源向電能資源的轉換，并利用變壓器將變成和電網相一致的電壓，使得電能在電網中正常傳送。光伏發電不需要蓄電池，就減少了資源的消耗和對環境的污染，同時，可實時供電，運行也更加安全和環保，且操作起來簡便，具有很高的經濟和社會效益。但光伏發電同樣會受到環境和技術因素的影響，在未來還需加大資金方面的投入，加大技術研究[1]。

1.2 光伏發電與并網技術的主要應用優勢

相較于以往傳統的火力發電系統，光伏發電明顯具有更高的安全性和可靠性，且光伏發電在應用過程中不會產生污染排放物及大量的噪聲。由于光伏發電是綠色可再生資源，在其使用階段無需產生燃料的消耗，因此可以普遍應用于各類沙漠、戈壁等環境條件較差的地區。正是由于綠色清潔這一優勢，在光伏發電技術未來的發展和應用過程中，也必然不會出現資源枯竭的問題。但與此同時，由于光伏并網技術需要依賴電網來運行工作，這也會導致其供電穩定性受到不同程度的影響。

2 光伏發電并網系統的核心技術

2.1 逆變轉換裝置控制技術

在光伏發電并網系統中，逆變轉換裝置是核心組件，它的作用是進行光電的能量轉換，逆變轉換裝置控制技術在光伏并網發電系統中有著非常重要的意義。其采用直接或者間接的控制方式，通過實現對電流的控制，確保光伏發電并網系統和接入電網的電流一致性。同時，為了防止單一方式應用中存在的不足，該裝置還會對電流變化進行動態記錄，保證了電流電壓的穩定性。這對于在光伏發電并網系統中形成最佳功率提供了良好的保障。同時，該裝置還可以及時迎合工程發展需求，引導太陽能投入最佳的轉換狀態，進而提升太陽能資源的應用率。光伏發電并網系統的核心技術主要集中在光伏發電并網系統中的逆變轉換裝置的技術上，這些重要技術有的目前已經實現，有的還在試驗論證中。除此之外，光伏發電并網系統還包括很多重要的控制策略機制，例如，脈寬控制策略、系統過載短路保護機制絕緣策略等[2]。

2.2 關于反孤島保護技術的分析

所謂孤島效應，即當電網系統內部出現突發狀況時，會發生供電中斷的情況，但與此同時，發電系統仍保持著負載電壓的運行供電模式，并源源不斷地進行輸出，這就將最終形成獨立的孤島模式。若孤島效應未能及時得到監測和控制，就會導致系統內部的電頻及電壓出現問題，從而對用戶的設備及工作人員的人身安全造成極大的威脅。針對孤島效應問題，可以通過利用反孤島保護技術來進行解決。反孤島保護技術的科學應用，能夠及時在系統電網故障發生的第一時間強制其轉為停機狀態，從而能夠有效防止發電系統持續運行情況的出現。從形式上來看，反孤島保護技術主要包括遠程法、電壓擾動法及頻率擾動法等，該類技術的應用能夠快捷有效地解決光伏電網系統的孤島效應問題，從整體上提升了電網系統的穩定性及安全性。

2.3 分布式光伏發電技術

分布式光伏發電技術是通過對接受電能的分配，來實現對輸出用電的分配，在接受或輸出電力不足的情況下，可以與用電電網進行交換調節。分布式光伏發電技術組件主要包括：光能電池組、系統保護裝置、電流回路、逆變轉換裝置。其中，光能電池組是核心組件，工作原理亦是將接收到的光能轉化成電能，并通過逆變轉換裝置將電流轉化成交流電形式，實現對電網輸入符合要求電流的目的。

2.4 關于光伏發電及并網施工技術的分析

一是及時做好施工前的準備，即提前完成施工現場的具體定位、結構焊接、設備安放以及并網調試等工作；二是要加強工程施工全過程的安全管理，及時做好光伏屋面的清潔工作，并要求技術人員嚴格按照規范圖紙來逐步進行操作；三是在太陽能電池板的安裝環節，工作人員應提前做好電池質量的檢驗工作，對開路電壓進行準確的測量和記錄，同時還應對電纜材料距離進行合理的控制，以保障整個安裝過程人員及設備的安全；四是在并網的調試過程中，工作人員應全面做好所有設備運行情況的核對工作，并對系統內部各類參數進行實時的監測控制，只有在確保系統一切功能及狀態處于穩定的前提下，才可以正式啟動運行并網系統[3]。

3 結語

光伏并網電站的設計，涉及地理、氣候、電氣、機械、管理和政府財政等領域及部門。每一個細節的設計對電站的經濟效益、使用壽命、運行安全都是至關重要的，設計者應該熟練應用專業技術，嚴格按照標準規范進行設計。