太阳能光伏发电并网技术的应用分析

刘钦文

摘要：近几年来我国太阳能等清洁可再生能源的应用正在蓬勃发展，太阳能光伏發电技术也开始逐渐进入国家电力网络，并成为维持电力供应的重要部分。将光伏发电并入电网一直是电力系统重点研究的部分，本文将对这一技术的应用展开分析。

关键词：太阳能应用；光伏发电；并网技术

在当今能源枯竭，资源紧张的现实状况下，寻找新能源成为大家关注的话题。太阳能是地球上的清洁能源，取之不尽，用之不竭，利用太阳能资源的光伏发电技术就是太阳能资源利用的一种。将光伏发电接入电力系统，是利用太阳能资源的关键一步。

一、光伏发电并网技术概况

光伏发电并网技术是指光伏发电系统直接并入电网的技术。其工作原理是太阳能组件产生直流电，再经过并网逆电器转化，成为符合电网要求的交流电，最后直接接入公共电网。并网发电系统分为带蓄电池和不带蓄电池两种技术。带有蓄电池的并网光伏发电系统，具有可调度性，并且根据自身需要并网或退出，还具有电源功能。不带蓄电池的并网光伏发电系统不具有可调度性和可操作性，一般用于国家大型系统。

光伏发电并网有集中式大型并网光伏电站和分散式小型并网光伏电站。前者由国家控制，将所发电能直接输送到电网，再由电网统一调配，大型并网光伏有电站投资大、建设周期长、占地面积大的劣势。后者则投资小、建设快、占地面积小，加之政府扶持力度大，并最终成为光伏发电并网的主流。

光伏并网发电系统的主要构造是太阳能电池阵列、并网逆变器和相应的中央集控系统。光伏发电系统的主要特点是在微网中运行，通过中低压配电网接入超高压大电网。

二、太阳能光伏发电的优点

（一）高效节能清洁优势

太阳能光伏发电的原理与其它电力系统不同，主要利用太阳能这一清洁能源，将光能转化为电能，省略一系列的能量转化环节，使电能转化更加简单，效率更高，又简单便捷，符合节能减排的目标。

（二）太阳能储量丰富，资源分布范围广

太阳能具有清洁、环保、可再生的优势，其分布非常广泛，在全国区域都可以建造，方便快捷，部分设备体积小，价格优惠，为开发和利用带来了巨大便利，减少对不可再生能源和化石能源的开发，减少对资源的浪费和环境的破坏。

三、太阳能光伏发电并网技术介绍

（一）太阳能电池技术

光伏电池是太阳能光伏发电技术得以发电的核心，已知第一代光伏电池原料是硅，应用范围不断扩大，应用技术也非常成熟，但成本却居高不下。第二代光伏电池在衬底铺上非硅材料，以减少电能的消耗，不受制作材料的限制，生产成本低，所以可以批量生产。后来的光伏电池是继晶体硅和薄膜电池，结合设计理念和技术，使光伏的转换效率进一步提升。

（二）光伏阵列最大功率跟踪技术

光伏阵列功率输出利用非线性传导，与周围环境、光照及负载都有很大关系。

（三）太阳能聚光光伏技术

太阳光照射到地球上，损失了大量能源。使用聚光光伏技术，可以降低太阳能能量消耗，提高太阳能的利用效率。聚光光伏技术是将太阳光聚集到面积较小的聚光电池上以达到提高太阳辐射强度、降低生产成本的目的。聚光器是聚光光伏技术的主要设备，它将太阳能加热到一定温度，转化成光热能，发射到太阳能电池上，从而完成光电转换。

（四）孤岛效应检测技术

电网出现故障造成供电中断时，光伏并网发电系统仍然在运行中，以负载电压的方式继续供电，形成了自给自足的孤岛，这便是孤岛效应。孤岛效应会导致供电系统电频、电压不受控制，损坏用户设备，在维修过程中带电电路也会威胁到维修人员的人身安全。

（五）太阳能光伏发电并网电流控制技术

在并网技术应用中，起到控制作用的是逆变器，它可以将直流电转变为交流电。逆变器的设置主要是最大限度减低电力谐波，提高电源供应的效率，保证电流输入和输出的整体稳定性和科学性。电压变换器在运行过程中包含的内容非常广，包括源滤波和不间断的电流以及整流形式，可以促进高性能光伏并网系统的科学规范运行。实际情况中不同运行系统的共同点是含有电流控制内环结构。电力控制技术的应用是为了减少总谐波的失真率。变换器控制系统依靠电流控制策略决定优劣。

（六）施工技术

施工需要准备工作，定位放线，焊接支架基础构架，安装电池板支架，安装太阳能电池板，安装电气工程，调试并网等。施工之前要彻底清理光伏屋面，保证施工现场用电，严格按照图纸安装，及时与施工人员做好安全技术工作。太阳能电池板安装前要先检验，保持无裂纹、无变形、无划痕、无损坏等，在阳光下的开路电压需要准确测量。要避免组件从支架上滑落造成人员和财产损失。应当一人确保支架正常的情况下，一人将组件在螺母上固定。各个组件要保持横平竖直，从上到下逐块安装。安装汇流箱时要首先检查，并安装牢固，电缆与汇流箱之间保持安全距离。安装桥架前要确认桥架无变形，并要求与设计吻合，使用螺栓连接，确保电缆桥架垂直和水平的误差符合要求。调试并网需要检测和调整系统性能，步骤是启动系统设备，重点观察配电装置和逆变器能否正常工作，检查光伏发电系统参数能否被监控软件显示正常。调试运行合格后可以并入电网。

四、太阳能光伏发电并网技术的应用前景

我国太阳能光伏发电并网系统成本高，但国家政策支持，大多数拥有补贴，技术问题也相继攻克，但政策体制和管理机制是最大短板。分布式光伏电站占地少，分布广，应设立国家技术标准，出台管理办法，由电网公司、管理部门和光伏业界共同推动。明确光伏电力收费标准，在符合技术标准的情况下，推动用户侧并网，自发自用和余电上网以及调剂余缺等措施。允许光伏公司在非自有土地上建设分布式小型光伏电站，与建筑业主实现利益分配，有最初的投资补贴转变为电价补贴。

五、结语

太阳能光伏发电并网技术在应用中体现出其它能源所不具备的清洁、技能、环保、可再生的优势，可以有效提高能源利用率，在未来具有广泛的应用前景。社会经济稳步向前发展，光伏发电技术的优势也逐渐显露。

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