太阳能光伏电站系统接入方法研究

李焕伟

摘 要：太阳能作为一种具有发展潜力的可再生能源已经开始受到应有的关注，但是在如何实现其最大的利用价值的问题上还是存在着很多的技术难题。文章在总结近几年来太阳能利用中的经验基础上，针对在太阳能利用过程中的光伏电站系统接入方法这一关键性问题进行研究，对太阳能光伏系统的组成、基本工作原理以及系统接入方法这几方面进行简单的阐述，并且提出目前存在的系统接入方法存在的优缺点，希望能为以后太阳能光伏电站的改进带来一点启发。

关键词：太阳能光伏电站；系统接入；可持续发展应用

中图分类号：TM615 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2016）12-0074-01

太阳能发电是目前市场上最具潜力且是利用再生能源进行发电的方式之一，对太阳能多年的具体研究和应用表明太阳能是未来极具应用潜力的能源。当下太阳能光伏电站的建立可以通过把太阳能转换成电能进行储存输送得以实现其应用。随着能源的日渐消耗短缺和环境污染的加剧对清洁能源的需求呼声渐高的现状下，通过对太阳能光伏发电站系统目前主要的接入方法的研究来探索在现存的技术条件下光伏电站系统中存在的缺陷以及今后的改进方向是较为迫切的现实问题。

1 太阳能光伏发电系统的组成及概述

根据太阳能发电系统中接入方式的差异可以将光伏发电系统分成三种不同的系统：独立、并网和分布式的太阳能发电系统，在讨论太阳能光伏电站系统接入方法的研究中涉及的是并网太阳能发电系统。就目前太阳能光伏发电系统的设计而言，构成太阳能光伏发电系统的部件主要有三个主要部分。

电池组是组成光伏发电系统较为中心的元件，主要是太阳能电池组和蓄电池。太阳能光伏发电站中存在利用蓄电池对转换的电能进行收集储存，随着光伏电站系统的系统接入方法的应用和大型光伏发电站的建立，目前的市场上这种采用蓄电池的独立发电进行收集的方式应用开始逐渐缩减，适用于较为小型的发电站的应用。太阳能电池主要有单晶硅和多晶硅两种类型的太阳能电池，单晶硅太阳能电池相比较多晶硅太阳能电池而言光电转换效率高1%～3%，但由于其制作成本和性价比而言，市场上较为通用的还是多晶硅太阳能电池。

逆变器在光伏发电系统的组成中占据核心地位，太阳能转换成电能随着太阳入射角度逐渐发生变化，这个变化呈现出明显的正态和负态分布，这个过程也导致电压也随之改变，逆变器在并网的光伏发电系统中能够减少电路中的冲击，实现电压与电网高度稳定，起到非常重要的保护和转换作用。

太阳能控制器是整个系统的控制中心，它通过对蓄电池进行蓄电保护、对温差变化较大的地方对系统进行适当的温度调节补偿实现其功能，近年来，太阳能控制器的功为满足不同要求能增加了很多选项，如光控、时间控制开关等，控制器的改进逐步实现了全自动智能控制。

光伏电站系统由于需要接入公共电网还需要配备直流和交流配电柜以及直流汇流箱，今年建造的比较大的光伏发电站中，大容量的变压器以及与之配备的高压电网也是必要的组成。

2 光伏发电站系统的工作原理及接入方法

2.1 光伏发电站系统工作原理

首先，太阳能光伏发电站系统利用多晶硅等转换效率较高的半导体界面进行发电，在发电的过程利用界面上产生的光生伏特效应工作。这种效应实际上利用太阳光照到多晶硅等半导体表面将光能转化成电能，产生光致电变现象。数量较大的太阳能电池通过串联实现较大规模的光伏效应从而产生数量较为客观的电量。

其次，利用蓄电池将太阳能电池所通过光伏效应转换出的电能进行存储和释放。

然后，逆变器将转换生成的直流电转换成交流电，使之初步能够进入电网中实现电流输送。在并网过程中逆变器通过控制以输出符合电网要求的波形，通过输出侧接入电网。

2.2 光伏发电站系统接入方法研究

光伏发电站系统在接入的过程中，按照市场较为普遍工程设计来说一般设定为一期完成，在这种情况下，接入系统需要考虑到以下几个方面以防止后期使用过程中出现问题。在发电系统接入中，设计初期和施工过程中需要前期需要利用GIS对施工的地形、人口密度、电网分布、主要交通线路以及施工期内的气象情况进行综合的分析和必要的实地考察，能够最大程度上就近接入电网并且尽量避免在输出过程中不必要的工程建设，以减少后期因地形和铺设远距离的电流输出工程的建设施工难题。与此同时，利用GIS进行分析评估，估算出一定的范围内电量消耗的上限进行电网的接入，在特定的范围内将电站输送的电量进行消纳，避免在电网中因为长距离的传输而导致的损耗。

在光伏发电站系统中，各个子系统首先通过太阳能电池的光伏效应发出电能，经由逆变器将产生的直流电逆变经输出端为交流电，对未能符合电压要求的交流电进行升压达到标准后进行并网。在发电站的系统接入中需要解决的问题是电能的质量以及在并网的过程中进行的保护措施。依据《光伏系统并网技术要求》中的要求，接入时需要设置必要的保护装置并且与公共电网之间要有足够明显的节点分界。

依据上述并网接接入的具体情况，光伏发电站在接入的过程中，需要根据电压等级的差异进行分级。在电站系统并网接入中进行电离平衡，考虑到电能的去向随时间而产生的差异，日常的电能可能在某些情况下会出现无法消纳或不足的情况，不排除突发情况而产生的电能不稳定，需要考虑补偿装置和电能

储蓄装置。

3 当前光伏发电站系统接入方法的优势及建议

3.1 优 势

当前光伏发电站系统接入的方法能够基本上使电站产生的电能稳定地进入公共电网，保证整个电网的安全，减少了较大不稳定电流进入电网的威胁。

3.2 不 足

但是由于太阳能自身的性质，和水能、核能等差异较大，它变化的周期比较短，人为不可控。因此在并网接入中与公共电网实现同步需要系统中需要利用控制器和逆变器等进行多重保护。

3.3 建 议

近年来光伏电站产生的电能对公共电网的影响有逐渐加大的趋势，一旦在并网接入的环节出现故障还是存在较大的问题，因此在与公共电网进行电压平衡保护的问题是关系整个电网安全的至关重要的问题。对系统并网接入过程中需要进行多重的保护和稳定装置的控制，在光伏电站系统接入中常见的短路问题、设备过热隐患、组件的承压能力问题，以及设备检修施工人员在进行作业时的人身安全问题都可以通过在系统中逆变器的自动控制的保护以及控制器的设置进行二重保护，将光伏发电系统的安全与电网整体的安全设置节点进行保护。

4 结 语

随着近来对太阳能的优势认识的逐渐加深，未来对太阳能的开发会逐渐呈现出快速增长的趋势，大型的太阳能光伏电站会逐年建立，在并网接入的过程中如何维持公共电网的稳定与安全成为当下亟待解决的难题，需要在不断积累并网接入经验的基础不断总结和思考，这也是关系到太阳能否得到大规模应用的重要问题。

参考文献：

[1] 赵玉文.太阳能光伏产业发展的新思考[J].高科技与产业化，2009，（7）

[2] 李立伟，王英，包书哲.光伏电站智能监控系统的研制[J].电源技术，2007，（1）.

[3] 郭莉.太阳能光伏发电单元综合监控系统的研究与设计[D].保定：华北电力大学，2009.