浅析太阳能技术及其并网特性

陆冬

摘 要：作为一种效率高、成本低、无污染的新能源，太阳能拥有广阔的发展前景和市场空间。面临我国日益紧张的用电形势以及国家节能减排政策的实施，开发和利用太阳能已成为必然趋势。本文先是针对太阳能技术进行了概述，在此基础上分析了太阳能接入电网的特性，希望能为我国新能源的应用和发展提供些许帮助。

关键词：太阳能；技术；并网；特性

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.02.041

太阳能的推广和发展，对于我国实施节能减排起到非常重要的作用。在国外发达国家，太阳能市场发展相对成熟，应用比较广泛，尤其是在屋顶改造和利用方面取得了很大成效。而我国国内的太阳能开发和使用近年来也有了很大突破，并且随着人们环保和节能意识的提高以及对太阳能商业价值的认识，未来的太阳能应用必然会有更大市场和发展空间。

1 太阳能技术概述

目前，针对太阳能技术的认定，主要通过技术原理进行分析，包括光伏太阳能和热力太阳能两种技术。

1.1 光伏太阳能技术

目前，光伏太阳能技术在我国市场上比较常见，比如汉能集团推出的家庭安装的太阳能模块屋顶就是典型例子。光伏太阳能技术主要就是利用光伏太阳能电池板产生电能，从而为人们所利用。光伏材料一般使用的是高纯度硅，能够转化太阳能，当受到阳光直射时，硅表面光电子就会转化为电流，将多个光伏材料进行连接就能够形成一个太阳能电池单元，从而组成一个太阳能大电池板。所以，光伏太阳能技术就是指利用太阳能模块组件中电池板进行能量转化的技术。现阶段，我国光伏太阳能技术主要应用在建筑物的设计方面，比如屋顶、窗户以及封顶等，其中高楼集成光伏技术应用相对比较广泛。同时，随着科技的发展，一项被称为集中光伏的太阳能技术受到广泛应用，其采用透镜或者反射镜增加光照能量密度来的原理进行发电。作为一种可再生资源，光伏太阳能发电可以与其他发电方式结合使用，尤其对于光照丰富或者山区，可以大力发展这种新能源。

1.2 热力太阳能技术

热力太阳能技术是指通过多个不同镜像系统来收集太阳能，将太阳能转换成高温热能，然后传输到在线发电厂进行热变发电。热力太阳能技术可以有多种容量，大到系统级别小到社区级别，在缺乏光照的时候系统都可以利用存储设备的热能来产生电能，并且系统对于太阳能和电能的转换效率比较高。温度越高，能量转化效率越高，同时热存储的效率也得到提升，所以，热力太阳能技术对材料的要求也比较高，成本较大。当前，市场上比较成熟的热力太阳能技术是槽式反射镜技术，而热能存储效率较高且成本较低的是太阳能聚光塔技术。

1.3 太阳能的基本特性

一是地理特性。太阳能发电站需要适合的比较炎热或光照充足的区域；二是时间特性。太阳能在时间上与负荷需求正好吻合，尤其是在夏天的用电高峰期，太阳能能够减少传统发电机发电量的需求，满足电力系统运行的需要。三是天气特性。由于太阳能受到天气的影响较为明显，在阴天或者雨雪季节太阳能的运行非常困难，需要采用存储系统以及与其他发电方式互为补充，同时需要加大对太阳能设备的人力管理，做好相关存储工作。

2 太阳能并网特性

太阳能和风能一样，具有独特的并网特性。作为一种可再生资源，受到天气的不确定影响非常大，比如在夜间就不能利用太阳能，故而太阳能具有不连续性特征。由于能源系统需要依靠连续的能源供应，所以就需要对太阳能技术的并网特性展开研究。

2.1 热力太阳能系统并网特性

热力太阳能系统通常采用高比容的材料作为媒介，成本相对较低，同时可以降低高峰能源需求，将能源需求转向非高峰时段。热力储能一般使用融盐作为媒体，由于盐本身的无毒、成本低、不易燃以及高比热容的特性，使得热能系统可以在和传统电力系统兼容的温度下进行热能传递。不管是在高峰期还是在正常期都可以通过太阳能发电，热力太阳能能够方便以煤炭和天然气为燃料的发电站的部署，能够有效地通过传统发电机与电网系统连接。并且，热力太阳能的电能质量好、对电力系统的冲击小，热力学太阳能发电机无功功率可控性高，能够保障电力系统动态电压的稳定。热力太阳能系统的储能装置相对于一个后备能源，既能保障稳定的输出，又能保持发电机的电气量始终与系统同频，增加了对系统的惯性转量支持。

2.2 光伏太阳能系统并网特性

光伏太阳能系统可以充分利用可重复充电的电池储存多余的电能，比如利用铅酸电池。同时要保证电池容量较大，减少循环次数，延长使用寿命。光伏太阳能系统将电池和光伏模块进行连接，然后再接负荷。在光照满足条件时，光伏模块就会对电池进行充电。而需要供电时，电池就会对负荷供电。在光伏太阳能系统中需要用到充放电控制器，保证充电电池的正常运转，防止充电或者放电过量。同时，为了将直流电转换为交流电，还需要使用逆变器，保证光伏电能与传统电厂发出的交流电特性相同，从而方便用户将多余的能量反馈给电网。所以，对于安装光伏太阳能系统的用户可以在光照充足时卖掉多余的电能，而在光照不足或者夜晚时在使用来自电网的电能。由于不同用户对功率和电压的要求不一样，可以根据实际情况制成单个或者串联和并联形式的太阳电池组件，以便于提高更大的电功率。另外，电池系统的效率和质量会随着时间而出现下降的情况，故而光伏太阳能系统需要额外的成本和维护费用。同时光伏太阳能系统不具备无功功率调节的功能以及提供转动惯量的支持给系统，所以需要安装独立的无功补偿装置和增加额外的储能装置。

3 结语

目前，能源存储技术是应对新能源不连续性质的最好解决办法，存储单元降低了传统发电的依赖性，提高了电力系统的灵活性。我们有必要采用多种发电技术相结合的办法来提升发电的经济效益和环保效益。然而，我国的太阳能技术的应用还处于起步阶段，太阳能应用范围小，规模小，主要还是被应用在热水器和建筑设计方面。太阳能作为新能源开发和探索的核心部分，国家应该重视和支持太阳能技术的开发和利用，地方电力公司应制定新能源接入电网的可行性分析及系统改造升级计划，保证太阳能在未来的良好发展态势。

参考文献：

[1]闫士职，尹梅，李庆，张伟鹏.太阳能光伏发电并网系统相关技术研究[J].电子元器件应用，2009（01）.

[2]尤西里亚·王.太阳能电池 既供电又供热水[J].科技创业，2010（12）.