光伏發(fā)電并網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)分析及對策探討

郭志波

（湖南省沙坪建設(shè)有限公司，湖南 長沙 410000）

0 引 言

光伏發(fā)電并網(wǎng)需要做好發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，同時(shí)要掌握發(fā)電系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)，包括最大功率點(diǎn)跟蹤、并網(wǎng)逆變器控制、并網(wǎng)發(fā)電功率預(yù)測以及分布式電源并網(wǎng)等，根據(jù)光伏發(fā)電并網(wǎng)的要求做好技術(shù)實(shí)施。在光伏并網(wǎng)發(fā)電技術(shù)應(yīng)用環(huán)節(jié)需要關(guān)注電網(wǎng)發(fā)電的實(shí)際特點(diǎn)，根據(jù)電網(wǎng)的運(yùn)行要求制定具體的技術(shù)應(yīng)用方案，保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行[1]。

1 光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

1.1 通過逆變器接入到電網(wǎng)內(nèi)

在光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面，需要了解并網(wǎng)發(fā)電的基本原理和并網(wǎng)發(fā)電需要遵守的運(yùn)行規(guī)則。目前，光伏并網(wǎng)發(fā)電主要通過逆變器接入到電網(wǎng)中。逆變器作為重要的配套設(shè)備，決定了光伏并網(wǎng)發(fā)電的成功率和并網(wǎng)的質(zhì)量。逆變器的連接既要遵守光伏系統(tǒng)的安裝規(guī)則，同時(shí)也要滿足電能輸送要求，以此來提升光伏并網(wǎng)效果。在光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方面，做好逆變器的設(shè)計(jì)對于整個(gè)電網(wǎng)的運(yùn)行具有重要影響，基于光伏設(shè)備的安裝要點(diǎn)和逆變器的連接特征，促使整個(gè)光伏設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)快速接入和穩(wěn)定供電[2]。

1.2 利用光伏電池陣列收集太陽能

對于光伏發(fā)電而言，主要利用光伏電池陣列來收集太陽能并轉(zhuǎn)化為電能，如圖1所示。

圖1 光伏電池陣列

在光伏電池的布置方面，需要選好太陽能板的位置，保證太陽能板的擺放角度有利于吸收陽光，原則上應(yīng)選擇遮擋物少或空曠的地帶擺放光伏電池板，以提高太陽能的吸收效率，同時(shí)也能節(jié)約光伏電池板的投入。在光伏電池應(yīng)用環(huán)節(jié)需要根據(jù)光伏電池的具體特點(diǎn)和擺放要求做好合理的間隔調(diào)整，提高光伏電池的太陽能收集效果。與此同時(shí)，在光伏電池的陣列布局方面還要考慮到配套設(shè)備的安裝便利性以及與其他電網(wǎng)設(shè)備的連接需求，達(dá)到科學(xué)擺放和高效發(fā)電的目的[3]。

1.3 采取分布式發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

對于光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)而言，采取分布式發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)能夠最大程度地節(jié)約設(shè)備投入并提高單體設(shè)備的發(fā)電產(chǎn)出，提高設(shè)備的發(fā)電效率。對于設(shè)備發(fā)電而言，設(shè)備的布局、分布方式以及組合程度等十分重要。采取分布式的發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)能夠提高布局的有效性，在具體安裝方面難度較低、安裝速度快且安裝效率高，能夠在短期內(nèi)快速安裝完畢，實(shí)現(xiàn)設(shè)備調(diào)試投產(chǎn)，對整個(gè)光伏發(fā)電項(xiàng)目的推進(jìn)具有直接影響。參考光伏設(shè)備的安裝經(jīng)驗(yàn)和光伏設(shè)備在安裝過程中需要達(dá)到的目標(biāo)，使光伏設(shè)備在分布式布局的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)合理安裝[4]。

2 光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)

2.1 最大功率點(diǎn)跟蹤技術(shù)

做好光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電環(huán)境細(xì)化，對發(fā)電環(huán)境的溫度光照進(jìn)行分析并了解環(huán)境條件對光伏并網(wǎng)發(fā)電的影響，同時(shí)繪制光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的特性。按照曲線的變化規(guī)律跟蹤并確定并網(wǎng)光伏發(fā)電的最大功率點(diǎn)，依據(jù)最大功率點(diǎn)確定設(shè)備的布局方式和連接方式，從而提高并網(wǎng)發(fā)電的質(zhì)量。確定最大功率點(diǎn)能夠有效解決系統(tǒng)的應(yīng)用問題和系統(tǒng)的發(fā)電功率問題，提高系統(tǒng)的應(yīng)用效果。系統(tǒng)在發(fā)電過程中以光伏并網(wǎng)發(fā)電為主要方式，按照光伏并網(wǎng)發(fā)電的要求和系統(tǒng)所能達(dá)到的最佳功率點(diǎn)設(shè)定發(fā)電標(biāo)準(zhǔn)，并根據(jù)光伏發(fā)電的具體情況做好設(shè)備組合。

2.2 并網(wǎng)逆變器控制技術(shù)

并網(wǎng)逆變器能夠有效保障光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的靈活性，并根據(jù)工程的多樣化需求確保太陽能處于最佳的轉(zhuǎn)換狀態(tài)。逆變器可以控制光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的工作模式，提供直接或間接的控制方法使其達(dá)到并網(wǎng)發(fā)電的要求。考慮到并網(wǎng)逆變器的特點(diǎn)以及并網(wǎng)逆變器在應(yīng)用過程中的具體情況，既要了解并網(wǎng)逆變器的應(yīng)用要求，同時(shí)也要根據(jù)并網(wǎng)逆變器的控制要求設(shè)計(jì)控制方案，使并網(wǎng)逆變器在具體控制方面能夠做好設(shè)備安裝及投用，如圖2所示。根據(jù)光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行的實(shí)際情況做好安裝和投用，使并網(wǎng)逆變器在具體應(yīng)用方面能夠達(dá)到控制要求[5]。

圖2 光伏并網(wǎng)逆變器控制技術(shù)

2.3 并網(wǎng)發(fā)電功率預(yù)測

在光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)投入運(yùn)行后，需要對并網(wǎng)發(fā)電的功率進(jìn)行預(yù)測。光伏并網(wǎng)發(fā)電實(shí)際產(chǎn)出的電能處于不斷波動的狀態(tài)，在預(yù)測過程中既要考慮到外界因素的影響，同時(shí)也要考慮光伏設(shè)備的自身情況。通過并網(wǎng)發(fā)電功率的預(yù)測，可以采取合理的措施降低外界因素對光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的干擾，使光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)維持穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)。并網(wǎng)發(fā)電功率預(yù)測主要分為直接預(yù)測和間接預(yù)測兩種方式。通過云量光照角度的分析有效提高光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的轉(zhuǎn)化率，合理預(yù)測并網(wǎng)發(fā)電的功率，同時(shí)還能夠借助模型篩選功率預(yù)測數(shù)據(jù)并嚴(yán)格處理，為整個(gè)光伏并網(wǎng)發(fā)電提供有力支持。

2.4 分布式電源并網(wǎng)技術(shù)

光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)采用分布式電源并網(wǎng)技術(shù)，能夠直接并入到電網(wǎng)中，實(shí)現(xiàn)發(fā)電與用電的一體化運(yùn)行。分布式電源并網(wǎng)技術(shù)既減少了電網(wǎng)的能源分配次數(shù)，同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了節(jié)能降耗的目標(biāo)。采取分布式電源并網(wǎng)技術(shù)能夠最大程度地節(jié)約設(shè)備投入并提高發(fā)電效果，實(shí)現(xiàn)電能的自發(fā)自用，同時(shí)對于減少電能損耗也具有重要影響，如圖3所示。以此為基礎(chǔ)做好光伏并網(wǎng)發(fā)電技術(shù)的運(yùn)用和研究，對推動光伏發(fā)電技術(shù)的發(fā)展和解決光伏并網(wǎng)發(fā)電的能源利用問題具有重要作用[6]。

圖3 分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)方案

3 光伏發(fā)電并網(wǎng)問題解決對策

3.1 做好防雷系統(tǒng)的安裝

對于光伏并網(wǎng)發(fā)電而言，在具體實(shí)施過程中需要制定科學(xué)的技術(shù)應(yīng)用策略，在系統(tǒng)的安裝實(shí)施階段需要做好防雷系統(tǒng)的安裝，降低雷電造成的災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)，避免出現(xiàn)雷電擊穿的現(xiàn)象。在防雷系統(tǒng)安裝方面需要設(shè)置外部避雷裝置，為光伏發(fā)電裝置安裝接閃器引下線與接地裝置，及時(shí)將過大的雷擊電流引入地下，為光伏發(fā)電系統(tǒng)提供有效的防護(hù)。此外，在系統(tǒng)內(nèi)部做好防雷保護(hù)，安裝等電位系統(tǒng)、涌浪保護(hù)器等，避免電壓超出系統(tǒng)承受能力，保證系統(tǒng)的安全運(yùn)轉(zhuǎn)。

3.2 完善配電系統(tǒng)規(guī)劃

光伏發(fā)電并網(wǎng)過程中需要對配電系統(tǒng)進(jìn)行完善的規(guī)劃，使配電系統(tǒng)在運(yùn)行過程中能夠達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。光伏發(fā)電并網(wǎng)會對配電網(wǎng)產(chǎn)生一定影響，容易出現(xiàn)電壓偏差、電壓波動與閃變等問題，影響電網(wǎng)的正常運(yùn)行。為了提高電網(wǎng)運(yùn)行的安全性，在并網(wǎng)之前需要對光伏發(fā)電配電系統(tǒng)進(jìn)行科學(xué)規(guī)劃，分析電壓波動與諧波污染對大電網(wǎng)運(yùn)行的影響，根據(jù)實(shí)際需求分析電源優(yōu)化配置方案，避免電源優(yōu)化配置出現(xiàn)問題影響電源的穩(wěn)定運(yùn)行。

3.3 做好并網(wǎng)干擾控制

基于對并網(wǎng)發(fā)電的了解，在并網(wǎng)發(fā)電過程中需要根據(jù)光伏發(fā)電系統(tǒng)與電網(wǎng)間的具體要求提高大電網(wǎng)的綜合運(yùn)行效率，為大電網(wǎng)的綜合運(yùn)行提供有力支持，避免并網(wǎng)干擾對大電網(wǎng)造成影響。通過調(diào)整并網(wǎng)運(yùn)行的方案，使光伏發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)在具體實(shí)施環(huán)節(jié)能夠最大程度地解決并網(wǎng)的穩(wěn)定性問題。

3.4 優(yōu)化調(diào)壓方式

配電網(wǎng)調(diào)壓復(fù)雜程度高，在調(diào)壓過程中需要降低光伏發(fā)電并網(wǎng)對配電網(wǎng)產(chǎn)生的不利影響，既要根據(jù)配電網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)和運(yùn)行狀態(tài)確定調(diào)壓方法，同時(shí)也要對光伏發(fā)電的電量、發(fā)電的規(guī)模以及發(fā)電的具體情況做出調(diào)整，解決光伏配電存在的問題。對于當(dāng)前配電網(wǎng)的運(yùn)行，根據(jù)調(diào)壓目標(biāo)制定合理的調(diào)壓方案并落實(shí)，同時(shí)根據(jù)配電網(wǎng)的具體情況及時(shí)做出調(diào)整，使配電網(wǎng)在運(yùn)行的安全性、穩(wěn)定性以及發(fā)電效率等方面能夠達(dá)到預(yù)期要求，確保配電網(wǎng)的運(yùn)行效率得以提升。

4 結(jié) 論

本文針對光伏并網(wǎng)發(fā)電技術(shù)進(jìn)行了全面的分析，既掌握了光伏并網(wǎng)發(fā)電技術(shù)的內(nèi)涵，同時(shí)也探討了光伏并網(wǎng)發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用前景，為光伏并網(wǎng)發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用提供有力支持。在光伏并網(wǎng)發(fā)電的實(shí)際應(yīng)用中，光伏并網(wǎng)發(fā)電技術(shù)作為重要基礎(chǔ)，在技術(shù)的應(yīng)用水平和實(shí)用性方面需要達(dá)到應(yīng)用要求。掌握光伏并網(wǎng)發(fā)電技術(shù)的內(nèi)涵并做好技術(shù)應(yīng)用，對光伏發(fā)電工程建設(shè)具有重要影響。