太阳能发电并网系统研究分析

熊飞

摘 要：现代社会，能源紧张问题已经成为世界性难题。受此影响，太阳能光伏发电作为可再生能源的主要代表受到世界各国的高度重视，短短几年间实现了飞跃式发展。我国太阳能光伏发电事业起步时间尚短，实际工作中存在着一些问题。文章围绕我国太阳能光伏发电并网系统有关问题进行探讨，分析了太阳能光伏发电的特点和缺陷，介绍了我国当前太阳光光伏并网发电的发展现状，最后就今后太阳能光伏并网发电工作重点提出相关建议。

关键词：太阳能发电；并网系统；研究分析

引言

随着人类社会的不断发展，资源消耗和环境保护压力与日俱增，传统能源已经无法满足人类长期生产、生活活动的需要。在科学技术的支持下，许多新型清洁能源获得了快速发展，并在较高水平上投入使用，在经济发展和民生保障方面发挥了重要作用。太阳能就是其中一种。凭借其所具有的清洁、高效、无污染、近乎永久性的特点，太阳能已经成为今后人类能源应用的主要发展方向。当前太阳能主要利用方式是太阳能光伏发电，将光能转换为电能使用。经过几年的发展，太阳能光伏发电取得了长足的进步，已经发展出三个方向，即离网光伏蓄电系统、太阳能光伏并网发电系统和二者的混合系统。从应用领域而言，并网系统是太阳能光伏发电的重点，发展空间巨大。加强太阳能并网系统研究，对于推进我国光伏产业发展，保障国民经济建设能源安全意义深远。

1 太阳能光伏发电特点

太阳能是可再生能源中的一种，获取简便，清洁高效，深受人们欢迎，近些年来在世界范围内都获得了快速发展。太阳能属于新型清洁能源，在采集、生产和使用过程中不会产生废渣、废气、废水等污染物，清洁环保，是当前环境保护形势日益严峻的情况下，解决全球性能源紧张问题的重要发展方向。太阳能光伏发电始创于上世纪50、60年代，截至目前，已经经历了半个多世纪的发展，许多技术都达到了较高的水平。但在实际使用过程中，还存在很多问题，限制了太阳能光伏发电的大面积普及推广。

1.1 能量密度较低

太阳能的能量密度一般为1kw/m2，要实现大规模供电，需要设置面积极大的采集设备，建设和维护成本较高。同时，太阳能光伏发电直接受自然光照条件影响，不同天候、地理位置、季节、时间等情况下，光照强度变化很大，无法维持稳定持续的电力生产。这些因素都限制了光伏发电的大面积推广。

1.2 生产运行成本较高

当前太阳能光伏行业主要生产设备的关键组件是太阳能光伏电池。受技术水平影响，目前太阳能电池生产成本很高，而光电转换效率相对较低。其中，单晶硅电池的转换率仅有18%，多晶硅电池的转换效率仅为17%，高额的生产成本导致太阳能光伏电能价格极为昂贵，是火力发电等常规性电能价格的数倍。为支持国内光伏产业发展，政府设立了专项资金对太阳能光伏企业进行补贴。高额的生产成本是制约太阳能光伏发电进入一般性电力市场的重要因素。

1.3 占地面积过大

由于太阳能量密度低，为满足实际应用的需要，必须建设大规模的光伏发电场，因而会占用大量土地。土地是人类社会一直以来的主要生产资料和资源之一。特别是现代社会，土地资源十分紧张，大规模占用土地，无疑会加剧土地紧张程度。

2 當前我国太阳能并网工作发展现况

我国国土面积辽阔，太阳能资源十分丰富，发展太阳能光伏产业基础条件雄厚。进入21世纪，我国光伏产业实现了井喷式发展，目前已经进入民用领域，太阳能光伏发电商业模式正在逐步建立和摸索之中。国家已经把光伏发电作为今后能源领域的重点产业，出台了大量指导性、规范性文件和扶持政策，积极推动光伏产业在国内的发展。

2011年，我国累计光伏装机容量达到3GW。光伏发电并网工作开始进入商业化领域，尽管我国光伏并网发电事业起步时间尚短，但在政府的大力支持和正确领导下，进步显著，特别是最近几年，国家下大力气完善光伏并网发电规范体系，保障了电力系统的安全稳定运行，为光伏并网发电事业的健康发展夯实了制度基础保障。我国于2012年颁布的《太阳能发电科技发展“十二五”专项规划》，明确了光伏并网发电上网事宜，规定了公共电网光伏发电电价额度，确定了集太阳能技术研究、装备制造、系统集成、工程施工建设、运行维护于一体的光伏发电产业链条。

3 未来太阳能光伏并网发电发展方向及重点

3.1 提高太阳能光伏电池性能水平，降低太阳电池芯片生产成本

太阳能光伏电池是太阳能光伏发电系统的核心要件，承担着将太阳光能转换为电能的重要职责。当前光伏电池主要为各种类型的硅电池，具体类型有单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池和非晶硅薄膜太阳能电池等。硅晶体在生产加工中需要耗费大量能源，既提高了生产成本，也给环境保护带来了更大的压力。光电转换率是衡量光伏电池性能水平的一个重要参数指标。从目前发展现状来看，单晶硅电池光电转换率最高，但生产成本也很高，多晶硅电池成本和性能都较低。非晶硅薄膜电池技术还不够成熟，稳定性较差。近几年，聚光光伏系统发展迅猛。该项技术通过将大面积太阳光聚集到一个较小的面积上，再辅以相应的高性能光伏电池，使光电转换率大幅提高，实验室中已经可以达到40%。但由于成本问题其商业化一直未能实施。要真正发挥太阳能光伏发电的作用和意义，提高光伏电池性能指标水平，使其满足市场化大规格推广使用要求是必须解决的前提要件。

3.2 弱化孤岛效应，保障电网运行安全

由于光伏发电网络的自身特性，其与主电网实现并网后，会有孤岛效应产生，给电网的安全稳定运行带来负面影响。针对这个问题，应加强光伏系统内部逆变器的检测和控制功能，及时发现异常情况并作出正确反应，将负面影响控制到最低限度。目前逆变器的主要缺陷是无法精确区分电力企业业务性正常停电和意外停电两种状况，由此导致后续动作难以有效实施。针对这个问题，必须进一步提高逆变器的检测能力，通过控制电压和频率的方法，减少、消除太阳能光伏发电网络和主网络并网后对主网络的负面影响，确保电网运行安全。

4 结束语

现代社会，能源紧张问题日益严峻，已经成为制约人类生存和发展的重要瓶颈。加快清洁能源的开发与应用研究，从宏观角度讲，是拓展人类生存空间的必由之路，从微观角度讲，更关系到国家的经济独立和能源安全。当前我国正处于经济体制改革攻坚阶段，深入推进实施太阳能广泛并网发电研究与应用，实现光伏并网发电的商业化、民用化，是缓解我国能源紧张问题的重要途径，也是保障国家能源安全的有力措施，是实现国民经济健康发展、人民生活幸福、社会秩序和谐稳定的重要保障。

参考文献

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