小功率太阳能光伏并网发电技术研究

【摘要】随着新兴能源的开发与发展，其引起了人们的广泛关注。太阳能是一种新兴能源，这种能源可以再生，具有清洁性能，符合低碳经济以及绿色经济的发展要求，太阳能具备的这些特征引起世界的关注与探究。本文主要先分析小功率太阳能光伏并网发电技术的结构特征，接着对于太阳能电池与电力系统的电网在应用中存在的问题以及优势进行分析，再对于小功率太阳能光伏并网发电技术中的核心技术进行分析与探究，最后对世界与我国国内的光伏发展现状进行有关介绍。

【关键词】小功率；太阳能光伏；并网发电技术

引言

随着绿色能源、低碳能源理念的提出，人们对于绿色能源、可再生能源的关注热情不减，尤其是在当今环境污染严重的情况下，绿色能源更是受到人们的亲睐。在多种绿色能源中，太阳能是一种具备可以再生，具有清洁性能，符合低碳经济以及绿色经济的发展要求的能源。光伏发电技术的发展也在较大程度上解决了一些通信领域以及偏远地区等特殊领域的用电需求，也使得太阳能的应用性更加广泛，太阳能逐渐受到人们的亲睐。

1.小功率太阳能光伏并网发电技术的结构特征

小光率的太阳能光伏并网发电技术的结构主要包括：太阳能光伏电池、光伏并网逆变器以及控制器。光伏并网逆变器主要分为前级与后级，前级是DC/DC变换器，后级是DC/AC变换器。光伏电池是太阳能发电系统的重要组成部分，光伏电池主要是用以接受太阳光的辐射来蓄积能量，其对于发电系统的发电效率具有重要的影响。所说的控制器是光伏发电系统的关键部分，控制器在发电系统中具有核心作用，对于发电系统的运行进行管理、保护以及控制，保障发电系统可以运行稳定与安全。光伏并网逆变器的前级DC/DC变换器主要的功能是将光伏电池中的低压电变换到可以满足负载要求的等级，与此同时对最大功率进行跟踪。光伏并网逆变器的后级DC/AC变换器是光伏系统中的电源转换器，主要的作用是将直流电变换成交流电的方式，这样可以方便供给公共电网进行并网发电，也可以提供于交流负载的用户使用。详细如图1所示[1]。

图1 光伏并网系统结构图

2.探析小功率太阳能光伏并网发电技术的优缺点

2.1 小功率太阳能光伏并网发电技术的缺点

小功率太阳能光伏并网发电技术的缺点主要表现在：首先，发电效率较低，这是一个亟待解决的技术问题。其次，光伏并网发电系统的成本在造价上是较高的，前期投入成本大。再次，系统在发电时的运行工作会受到环境影响大。

2.2 小功率太阳能光伏并网发电技术的优点

小功率太阳能光伏并网发电技术的优点主要体现在：首先，并网逆变器具有最大功率点跟踪技术，进而较大程度上提高了发电效率。其次，太阳能板产生的电能直接通过逆变器与大电网连接，这样可以充分利用光伏系统所发的电力，减少了通过蓄电池放电方式的能量损耗。最为重要的一点是，太阳能光伏并网系统对于公用的电网在高峰用电期可以起到重要的洪峰调节作用[2]。

3.小功率太阳能光伏并网发电技术中的核心技术

3.1 光伏并网系统的控制策略

在实践应用中主要采用的控制策略有：滞环控制策略、双环控制策略以及空间矢量PWM控制的策略等多种控制策略。滞环控制策略主要的优点是电流的响应很快，系统输出的电压的电流波形不含有一种特定的次谐波。滞环控制策略主要的缺点是由于系统的功率器件的开关在频率上不稳定，这不稳定因素大大增加了光伏系统的参数设计上的难度。双环控制策略对于电流的调节作用明显，这种策略采用的主要是电压以及电流环的控制方式来实现调节作用。另外双环控制是具备固定的开关频率的，但如果开关频率不足够高的话，电流响应就会较慢。空间矢量PWM控制的策略是一种较为新颖的控制策略，主要是根据光伏系统的逆变器的空间电流来实现对于逆变器的控制，这种策略可以大大提高直流电压的应用效率。

3.2 MPPT控制

在国外很多的关于MPPT控制的研究主要集中在独立的光伏电站上的MPPT控制上，并且取得了较多的研究成果。相较于国外的研究成果，我国在MPPT控制的有关研究还是较少的，光伏并网系统主要是由逆变器以及光伏的列阵两部分组成，光伏并网的发电系统主要是通过DC-DC将直流变换器以及DC-AC逆变器这两级的控制系统进一步实现对光伏阵列的MPPT控制[3]。

3.3 对于最大功率点的跟踪电路的控制

由于太阳能电池是光伏系统中最为主要的是组成部分，对于光伏系统的运行来说其中有个关键点是太阳能电池中的最大功率点跟踪。所谓的太阳能的电池的最大功率点跟踪主要是指太阳能中的电池总是在太阳光照最为强烈的时候输出最大电能，这样可以大大提高对于太阳能的利用效率。由于太阳能主要是通过太阳能电板来吸收太阳的光热，太阳能电池对于太阳能工作效率具有重要的影响力，当太阳能的工作时的电压不同时，太阳能输出的功率也将是大大不同的。现阶段较为常见的对于太阳能的最大功率点跟踪电路的方法是：增量电导法、固定的电压法以及扰动的观察法。

4.世界与国内的光伏发展现状

4.1 世界的光伏发展现状

随着低碳经济以及绿色能源理念的提出就受到世界上的各界人士的关注于研究，在各国研究界以及政府的推动，太阳能这种新能源得到较快的发展以及获得较为普遍的推广。對于重要组成部分的太阳能电池的生产产量也急剧增加，太阳能电池的增加幅度较大，尤其是随着太阳能新型市场需求量的推动更是加快了太阳能电池的增长幅度。太阳能的新兴市场主要是指中国、印度、美国等市场，太阳能发展较早的国家是德国、法国、意大利等欧洲发达国家。随着世界太阳能市场的不断拓展，太阳能各方面的技术获得巨大的进步，太阳能的安装成本也较大程度的降低。世界上的光伏产业总体上起步较早，技术研究较多并且应用到实践中进行推广使用，发展较快，光伏市场发展较为成熟与稳定。

4.2 我国的光伏发展现状

我国的官府产业起步较晚，但发展速度很快。尤其是太阳能电池的产量的增长速度很快，在2007年我国的太阳能电池的产量已经居于世界第一位，我国国内市场对于太阳能电池的需求量也很大。光伏产业的发展大大推动了我国的太阳能新能源的发展与进步，我国的政府部门对于光伏产业支持力度也较大，我国的新兴能源在政府支持下以及居民能源理念的更新获得较大的进步与发展。太阳能主要的组成部件是太阳能多晶硅片，在2008年我国在江西建立了世界上最大的对晶硅片的生产企业。我国的地域位置广阔多样，对于光伏产业的发展提供较大的发展优势，我国也充分利用地域优势以及光热优势促进我国的光伏产业的发展。

5.结束语

通过本文的探究我们可以预见光伏发电在未来能源市场的广阔前景，光伏产业的发展可以在一定程度上缓解我国的能源危机，我国是一个人口大国，对于能源的需求量大，我国仍处于发展的初级阶段，在国家发展的过程中各行各业对于能源的需求量也逐渐增多，能源输出压力较大，新能源的发展可以缓解我国的能源紧张现状，值得进一步推广与应用。

参考文献

[1]余运江，李武华，邓焰，等.光伏并网逆变器拓扑结构分析与性能比较[J].苏州市职业大学学报，2010，21（1）：13-18.

[2]张立，李海涛，刘菊青，等.基于静止坐标系空间电压矢量三电平逆变器的控制策略[J].低压电器，2010（15）：30-34.

作者简介：李建春（1978—），男，云南昆明人，大学本科，工程师，主要研究方向：电子技术。