太阳能光伏发电技术现状与发展探讨

张连源

国家电投集团福建电力投资有限公司，福建 福州 350001

0 引言

目前，太阳能光伏发电并网技术得到了人们的认可，并得到了广泛的应用。顾名思义，太阳能光伏并网技术主要是利用光伏系统将太阳的光能转化为电能的技术[1]。随着我国节能环保政策的实施，清洁能源得到大力推广，太阳能光伏发电并网技术已经成为目前节能领域的主要支柱。太阳能光伏并网技术的应用不仅可以满足目前用户用电量的需求，还可以与时俱进，实现经济、环保、清洁的发展。但是，光伏发电过程中的不稳定性直接影响光伏发电技术的发展及应用，这也是目前能源研究人员研究的主要问题。

1 光伏发电技术与并网技术内容概述

社会的发展离不开电力的使用，电力作为一项重要的能源，其是否平稳供应对人们日常生活及各行各业顺利运转有着巨大的影响。随着我国科技的创新和发展，光伏发电成为一种新型发电方式，这种发电方式更加科学化与系统化，太阳能经过光电反应后产生电能，实际转换中需要借助光伏组件、逆变器等，后续接入电网负荷[2-3]。并网技术通常使用两种方式进行分类，即逆流与非逆流、集中与分布式。其中，逆流并网使用太阳能光伏，在电力充足情况下，剩余电力会进入公共电网，反之，则会变化为负载供电。无逆流并网独立性较强，不会向公共电网供电，内部设置防逆流设备，如果出现供电不足的状况，就可以随时进行补充。集中并网运作产生的电力会被对应的电网运用，其重视电力供应的协调性，多用于较大的光伏电站，一般与负荷点相距较远。分布式并网对输送的电能直接配置，剩余电力或者不足电力借助电网进行调整，多用于小型光伏发电站。

2 光伏发电的发展现状

光伏发电在很大程度上推动了中国能源转型，当前我国并网光伏装机的容量已超2.7×108kW。我国不断运用和宣传光伏发电技术的主要原因就是我国拥有丰富的光能源，还有一部分原因是光伏发电技术可以充分满足我国大量人口的用电需求。对安全、绿色能源展开探究，一定要从光伏发电技术着手。当前，光伏产业在国际上的竞争压力越来越大，随着各国光伏产业的不断研发和创新，出现了越来越多的先进产品。要想在在国际竞争中站稳脚步，需要不断提升光伏技术水平，主要可以从以下方面入手：（1）加大太阳能电池组件累计功率；（2）合理控制太阳能组件单价；（3）提高太阳能电池模块的质量，延长其使用寿命；（4）合理控制硅材料的消耗量；（5）增加并网屋顶光伏系统；（6）合理控制发电成本，有效降低电价；（7）加大大型光伏电站的规模和数量。

3 太阳能光伏发电技术的重要性

随着新形势的到来，我国经济正处于高速发展时期，各种项目和企业对能源需求量也在不断增长，而煤炭等传统化石燃料资源储存量却在逐渐减少，导致能源出现严重的危机。因此，我国需要加快能源发展进程，创新太阳能光伏发电技术。同时，中国大部分城市雾霾问题日益严重，对人们的健康和日常生活造成了不同程度的影响，污染问题越来越严重。该问题需要引起全世界及每一位公民的重视，但人们目前没有认识到该问题的重要性。光伏太阳能技术的创新，不但可以解决用电量的问题，还可以保护环境，促进环境的可持续发展。

4 太阳能光伏发电技术的应用策略

4.1 混合光伏发电系统

混合光伏发电系统即光伏与风力发电混合系统，其原理是将几种不同类型的风能集成化，并应用到光伏与风力发电系统中，从而提高电力供电的可靠性和稳定性。混合光伏发电系统能够在实际使用中将各种不同发电技术所具备的优势进行有效的综合应用，如光伏系统清洁、环保、可持续，但对天气的依赖性较强，导致该技术的运行稳定性差，尤其是在冬季日照弱、风强的地区，容易出现发电系统稳定性差的问题，因此需要结合光伏发电系统和风力发电系统，使两者之间产生混合动力，降低天气因素的影响，进一步有效合理地控制欠载率。

4.2 增压系统

在电网反馈过程中，交流电电流主要来自并网逆变器。在选择高低压进风柜时，需要做到科学、合理，高低压进风柜为中央控制柜或滑动控制柜。除此之外，随着我国科学技术的不断创新，需要运用计算机系统对变压器进行合理的控制，尤其是电压和线圈的温度变化情况，这样可以确保增压系统与多台逆变器同时工作。通常，需要运用组控制器对逆变器进行控制，这种控制器的优势是可以降低逆变器损耗，并且延长逆变器的使用寿命。

4.3 太阳聚光光伏

太阳聚光光伏技术可以在某种程度上减少阳光照射地面期间产生的消耗，提升太阳能转换效率。这项技术的本质是使用特定的技术方式将太阳光线能量汇集到聚光电池，进而强化阳光的照射强度。这项新型技术的使用可以加快电力系统运转速度，大幅度降低生产期间花费的经济投入成本。其中，聚光器是这项新型技术的重要装置，在聚光器热量达到一定数值时，系统将完成光热能转变。在此基础上，电力系统会通过对应的装置将光热能输送至电池，实现光电的高效转换，发挥光伏发电的作用。

4.4 并网逆变器

并网逆变器的主要作用是将直流转换为交流，并将交流输出与电网在相位和频率上实施同步。并网逆变器交流输出电的频率一般需要控制在50～60 Hz。并网变压器的基本结构比较多样化，主要由传统工频变压器、新型高频变压器、无变压器逆变器三部分组成。并网逆变器的资料表主要包括输出电压、额定输出功率、CEC（加州能源协会）-加权效率、峰值效率、峰值功率跟踪电压、启动电压、最大输出电流、最大输入电流及国家防护等级认证等内容。并网逆变器的基本结构有滤波电路、控制逻辑及逆变桥等。为了便于对网络光伏发电系统的检测和控制，需要在配电箱内部安置监测系统。为了提高并网光伏逆变系统自身的性能和安全性，需要在并网光伏逆变系统中安装相应的保护装置。

4.5 光伏建筑一体化

在20世纪90年代，光伏建筑一体化就初现端倪。随着现在全球对光伏能源生产研究力度的加大，人们越来越关注光伏建筑。光伏建筑主要有两种形式，一是将光伏系统与建筑进行一体化、集成化的发展，二是在建筑屋顶安装平面光伏系统和光伏系统并联，实现光伏与电网并联供电。前者主要是借助光伏电池板的优势替换了传统的玻璃幕墙，从而实现太阳能的吸收。这种方式不仅能够为建材使用，还能够进行有效供电，使光伏发电的成本得到有效控制。后者能够形成一个联网光伏系统，需要创新彩色光伏组件，并代替墙体外的装饰材料，才能实现电气功能，提高建筑的美观度。

5 光伏发电并网技术发展方向与展望

随着我国环保实施力度的加大，太阳能光伏并网技术已经成为供电企业发展的主要趋势。但由于我国电网光伏技术创新得比较晚，目前该技术的发展空间比较大，主要表现在如下方面。（1）需要根据客户用电量的大小，不断扩大光伏发电和并网覆盖规模和数量，进一步提高光伏太阳能电池板的能量转换效率。（2）全面提升电源的稳定性，避免在该技术的应用过程中出现谐波和动态干扰。当逆变器用于转换能量类型（太阳能到电能）时，不可避免地会产生大量的谐波，随着谐波的加大，会造成电网系统电压的畸变，严重影响发电的稳定性，同时会极大地降低电源的安全性。（3）增强电力系统的适应性，不断完善高压通过功能和低压通过功能等。（4）合理运用互联网技术，借助网络云平台实现光伏发电并网技术的计算和存储功能，使其技术更加数字化、智能化。（5）实现组件级产品（如微型逆变器）的多样化，进一步提高市场竞争力。

6 结束语

太阳能光伏并网技术属于一种清洁能源技术，随着该技术的应用范围越来越广泛，已成为目前并网发电的主要技术。光伏发电技术的广泛应用主要取决于该技术自身的环境友好性和技术可行性优势，因而得到了越来越多的能源专家和能源公司的认可。我国能源专家和能源机构需要认识到太阳能光伏并网技术的重要性，并加大开发和研究力度，进一步提升太阳能供电的稳定性，从而延长并网系统设备的使用寿命，有效降低并网系统的使用成本。