光伏发电与并网技术分析

王玄伟 徐振虎

摘   要：伴隨我国电力及布网发展不断提速，光伏发电与并网技术作为现阶段我国优化电网布局及降低消耗的重要方式，其重要性不言而喻。通过近年来大多研究发现，光伏发电与并网技术的科学性与创新性对降低电能消耗、优化电量供应影响颇大。本次研究将对光伏发电与并网技术进行分析，为下一步工作开展提供依据参考。

关键词：光伏发电  并网技术  优化电量

中图分类号：TM612                                文献标识码：A                        文章编号：1674-098X（2020）01（a）-0050-02

“并网技术”是当下影响我国电力发展及能源转换的重要模式之一，具有较大的意义和影响。然而现阶段有关光伏发电与并网技术研究相对较少，基于该问题现状，要求用行之有效的方法对其进行分析研究，如光伏系统运行方式设计、用电负荷分析（以某写字楼为实际案例）、光伏组件设计选型等，本次研究对光伏发电与并网技术进行分析，有十分重要的理论意义。

1  光伏发电概述

随着我国能源开发及节耗工作顺利开展，电能作为当下重要的清洁能源能源。对人们正常的工作学习、生活生产发挥着极为重要的作用。伴随科学技术不断创新，“光伏发电”应运而生。光伏发电不是单一片面的简单流程，而是需要对其进行更为科学、合理的系统布局。光伏发电主要是指通过光电效应，将太阳能转变为电能的系统过程。在该转换过程中主要是通过光伏组件完成，其后通过逆变器进行整流逆变，最后介入其电网、负荷当中。其中，太阳能电池陈列在其作用发挥与功能体现方面较为明显，也是该系统的主要能源核心元件之一。高效的逆变器将光伏电池组件产生的直流电转换为符合电网及电气设备要求的交流电，MBBT的跟踪应用实现了综合转化效率的最大化。控制器主要负责对整体系统进行有效控制、调度等。蓄电池主要负责对电能进行及时存储，根据实际情况进行负载供电。因此，从光伏发电的原理及层面角度来看，各系统配置及组件间具有较好的协同及控制关系。通过分析后发现，光伏电池组件的输出方式主要为非线性模式，具有一定的恒压源特征[1]。

2  并网技术分析

经过多年发展，并网技术主要有两种分类方法，一种是分为有逆流并网和无逆流并网技术，另一种分为集中并网和分布式并网技术。

有逆流并网光伏发电系统，该并网系统主要以太阳能光伏发电系统为主要核心，其并网方式下，当其电能处于充裕情况下，可对其剩余电能进行有效利用，将其并入到公共电网当中，而当其太阳能出现供电不足时，可以实现电能向负载供电方式转变。

无逆流并网光伏发电系统，该并网系统也是与上述系统不同之处在于其独立性，通常不会向其公共电网进行供电，而当其太阳能光伏系统出现供电含量不足的情况后，公共电网会及时对其负载进行供电。无逆流的光伏发电系统加装了防逆流装置，光伏系统发出来的电用户自己用不完，只能选择关掉一部分光伏发电装置，多余的电不能上传电网。但如果用户的光伏发电供应不足时，电网的电是可以随时补充进来的，所以，这种方案的光伏并网在计算安装多大功率时，是宁愿只安装总负载的80%左右的功率。

此外，切换型并网发电系统及带储能型光伏发电系统是在上述两种并网类型基础上的创新性应用。

集中并网技术，该并网技术是将所产生的电能直接被其电网进行利用，大电网在对其用户进行供电过程中主要以统一协同为主。其特点为单向电力交换。集中并网技术主要适用于相对大型光伏电站的并网活动，且离负荷点距离相对较远，通过分析该方式主要适用于容量相对较大的光伏电站并网采纳。考虑土地高效利用的因素，这类电站已大量应用于荒漠、山地、平原、水面等场景。

分散并网技术，该该技术也称其为“分布式光伏发电并网技术”。该技术是指将所产生及传输的电能在用电负载上进行直接配置、规划，而对其不足及多余电量主要采用联通大电网形式进行有效调整。其特点为电力交换方式为双向模式。且较为适用于小规模、且小范围光伏发电系统。此类电站与电力用户结合紧密，多应用于工厂车间屋面，商业建筑外墙，互补农业、渔业、养殖业等，具有创新性强、灵活简单易于开发建设等特点。本文案例主要选择分散并网技术。

3  分布式发电系统具体设计方案

3.1 光伏系统运行方式设计

通过对相关资料整理分析后发现，光伏发电系统主要分为并网型、离网型两种。其中，能够与其公共电网进行关联的称其为并网类型。其可以进行独立运行并与其电网不发生关联关系的为离网类型。离网类型系统主要适用于较为偏远地域、地区，且该地区范围中必须不具备公共电网系统。离网类型系统对其储能设备的要求相对较高。并网类型系统恰恰与离网类型系统相反，往往建设在离公共电网较近的地区，并公共电网具有一定的依赖性。并网类型系统的最大功能是可以实现其光能的转变及并入，将光伏电能并入到电网中去，使公共电网系统可以获取大量电能。且对存储系统的依赖性相对较低。该系统主要选择并网类型光伏发电设备，其具体运行模式如下：第一、该系统白天可以通过太阳能电池板进行快速发电，为周边建筑及区域进行及时供电。当其供电量过剩或充裕时，进行自主型充电，主要以蓄电池组充电为主。待其蓄电池组充满后将其剩余电能进行电网输送。待其天气不好，如阴雨、无光等情况下在有其蓄电池组进行电能供应，一旦出现不足情况则由电网进行持续供电。第二、在夜间无光情况下，太阳能板无法进行运行工作，此时则由蓄电池组进行相应供电，如不足后则由公共电网进行供电[2]。

3.2 用电负荷分析以某写字楼为实际案例

在用电负荷分析方面，以某写字楼为实际案例。通过对案例进行分析后发现，某写字楼负荷大致可概括5大类，主要包括：日常照明、办公电脑、室内加热、运行空调、相关设备应用等。且每个独立的办公室具备12个60W类型电灯。且每日工作运行时间为14h。该办公环境中共40台180W电脑设备，且每日工作运行8h。同时，每个楼层具备4台10kW加热水器，且每日工运行作4h。另外，每个办公室内还1台，为2kW。在其夏季6～8月中每日运行工作时间为12h。其他相关设备6kW，且每日运行工作2h。通过对该写字楼统计后得出，其每层楼总计为50间办公室，其总共层数为7层。根据实际情况对光伏发电系统进行设计，主要负责该写字楼日常照明及工作用電，其最大负荷为98kW，统计后发现，其日最大消耗用电量为1160kWh。基于此现状，本次研究主要采用90kW负荷、且日均用电量为900kWh当做本次研究参照，即发电基础数据[3]。

3.3 光伏组件设计选型

经过全面分析后，对控制成本及优化效率等方面进行综合考量，根据该项目实际需求与情况，对屋顶光伏系统选择用户侧并网系统设计[4]。从有效规避光伏组件之间可能出现相互遮挡角度出发。在对其方阵设计中一定要计算方阵之间存在的最小距离值。该项目写字楼房屋顶部顶为水平面结构模式，其设计方阵主要为正南方向，在安装方式选择中主要以“固定式支架倾斜”为主[3]。通过对最佳倾角进行计算后，其设计倾角数值为40°。且该光伏组件平面的辐射量最大值为1830kWh/m4。且按照最佳距离对其进行计算，得出其组件长度数值为1750mm，且最佳倾角值为40°。通过对周边区域调查分析后，发现周围无相关建筑物遮挡情况，根据最小间距计算步骤，其方阵间距设置为3.6m。

同时，按照该写字楼实际需求，将其安装光伏阵列具体位置主要分为A、B、C、D，即4区域划分。且适用于光伏阵列安装总面积为350m2。结合4区域划分的具体宽度与最小间距，且A、B、C三个区域都可以安装4排每排28个共82个光伏组件方阵[5]。而D区域安装设计为4排每排35个共120个光伏组件。同时，该并网光伏逆变器设计额定容量在与光伏发电体系的总装机容量，即二者之间的并网之比称其为“额定容量比”，该范围应设置为0.9～1.4之间。这样才能保证更为科学的匹配度，进而减少了逆变所产生的损失。在该项目设计中，选择组串逆变设计方法。且屋顶A、B、C光伏方阵相同，并装机容量数值设计为36.15kWh，选择15台小型组串并网逆变器。且该项目屋顶中的D区域装机容量设置为46.4kWh，并选择10台并网逆变器[6]。

4  结语

综上所述，通过对光伏发电与并网技术进行分析，主要包括：光伏发电概述、分布式发电系统具体设计方案，其包括光伏系统运行方式设计、用电负荷分析以某写字楼为实际案例、光伏组件设计选型等，从多方面、多角度对光伏发电与并网技术进行阐明，为下一步工作开展奠定坚实基础。

参考文献

[1] 陈金波，薛峰.分布式并网光伏发电站系统应用与技术分析[J].科技创新与应用，2019（20）：71-72.

[2] 尹雁和，陈俊杜，江赛标，等.分布式光伏发电非专线并网技术的研究与应用[J].电工电气，2019，253（1）：76-77.

[3] 张雪珍.现代分布式光伏电站并网技术方案研究[J].自动化应用，2019（3）：110-111，122.

[4] 乔永力，徐红伟，孙坚.家庭并网光伏发电系统仿真研究与分析[J].电源技术，2019，43（1）：139-141.

[5] 唐一铭，顾文，莫菲，等.大型并网光伏电站有功功率控制策略与试验分析[J].科学技术与工程，2019，19（11）：153-160.

[6] 张学，庞云亭，邱格，等.基于SiC器件的集散式光伏发电系统损耗模型与分析[J].电工电能新技术，2019，38（2）：83-90.