并网光伏发电系统设计研究

韩玉杰

山东中科先进技术研究院有限公司 山东济南 250101

随着全球化石能源储量减少和环境污染加剧问题，人类需要寻找到替代传统化石能源发电的新型、清洁、可持续利用的发电模式，光伏发电系统具有清洁无污染、可持续利用的特点，越来越受到国家和各企业单位的重视。根据光伏发电系统工况点，控制系统使光伏系统工作在当前最大输出功率处称为最大功率点跟踪（Maximum Power Point Tracking，MPPT）控制，光伏发电系统首先经过直流稳压，通过逆变器转变为交流电能。受光照强度和现场温度影响，光伏发电系统输出功率呈现随机间歇性，需并网跟踪控制实时调节并网参数，这是光伏系统并网发电中的核心环节。

1 并网光伏发电特点和现状、优势

1.1 并网光伏发电特点和现状

并网型光伏发电指的是将太阳能光伏发电与电力系统连接起来组成并网型发电系统，可以为电力系统提供无功和有功功率，实现光热资源向电能资源的转换，并利用变压器将变成和电网相一致的电压，使得电能在电网中正常传送。光伏发电不需要蓄电池，就减少了资源的消耗和对环境的污染，同时，可实时供电，运行也更加安全和环保，且操作起来简便，具有很高的经济和社会效益。但光伏发电同样会受到环境和技术因素的影响，在未来还需加大资金方面的投入，加大技术研究[1]。

1.2 光伏发电与并网技术的主要应用优势

相较于以往传统的火力发电系统，光伏发电明显具有更高的安全性和可靠性，且光伏发电在应用过程中不会产生污染排放物及大量的噪声。由于光伏发电是绿色可再生资源，在其使用阶段无需产生燃料的消耗，因此可以普遍应用于各类沙漠、戈壁等环境条件较差的地区。正是由于绿色清洁这一优势，在光伏发电技术未来的发展和应用过程中，也必然不会出现资源枯竭的问题。但与此同时，由于光伏并网技术需要依赖电网来运行工作，这也会导致其供电稳定性受到不同程度的影响。

2 光伏发电并网系统的核心技术

2.1 逆变转换装置控制技术

在光伏发电并网系统中，逆变转换装置是核心组件，它的作用是进行光电的能量转换，逆变转换装置控制技术在光伏并网发电系统中有着非常重要的意义。其采用直接或者间接的控制方式，通过实现对电流的控制，确保光伏发电并网系统和接入电网的电流一致性。同时，为了防止单一方式应用中存在的不足，该装置还会对电流变化进行动态记录，保证了电流电压的稳定性。这对于在光伏发电并网系统中形成最佳功率提供了良好的保障。同时，该装置还可以及时迎合工程发展需求，引导太阳能投入最佳的转换状态，进而提升太阳能资源的应用率。光伏发电并网系统的核心技术主要集中在光伏发电并网系统中的逆变转换装置的技术上，这些重要技术有的目前已经实现，有的还在试验论证中。除此之外，光伏发电并网系统还包括很多重要的控制策略机制，例如，脉宽控制策略、系统过载短路保护机制绝缘策略等[2]。

2.2 关于反孤岛保护技术的分析

所谓孤岛效应，即当电网系统内部出现突发状况时，会发生供电中断的情况，但与此同时，发电系统仍保持着负载电压的运行供电模式，并源源不断地进行输出，这就将最终形成独立的孤岛模式。若孤岛效应未能及时得到监测和控制，就会导致系统内部的电频及电压出现问题，从而对用户的设备及工作人员的人身安全造成极大的威胁。针对孤岛效应问题，可以通过利用反孤岛保护技术来进行解决。反孤岛保护技术的科学应用，能够及时在系统电网故障发生的第一时间强制其转为停机状态，从而能够有效防止发电系统持续运行情况的出现。从形式上来看，反孤岛保护技术主要包括远程法、电压扰动法及频率扰动法等，该类技术的应用能够快捷有效地解决光伏电网系统的孤岛效应问题，从整体上提升了电网系统的稳定性及安全性。

2.3 分布式光伏发电技术

分布式光伏发电技术是通过对接受电能的分配，来实现对输出用电的分配，在接受或输出电力不足的情况下，可以与用电电网进行交换调节。分布式光伏发电技术组件主要包括：光能电池组、系统保护装置、电流回路、逆变转换装置。其中，光能电池组是核心组件，工作原理亦是将接收到的光能转化成电能，并通过逆变转换装置将电流转化成交流电形式，实现对电网输入符合要求电流的目的。

2.4 关于光伏发电及并网施工技术的分析

一是及时做好施工前的准备，即提前完成施工现场的具体定位、结构焊接、设备安放以及并网调试等工作；二是要加强工程施工全过程的安全管理，及时做好光伏屋面的清洁工作，并要求技术人员严格按照规范图纸来逐步进行操作；三是在太阳能电池板的安装环节，工作人员应提前做好电池质量的检验工作，对开路电压进行准确的测量和记录，同时还应对电缆材料距离进行合理的控制，以保障整个安装过程人员及设备的安全；四是在并网的调试过程中，工作人员应全面做好所有设备运行情况的核对工作，并对系统内部各类参数进行实时的监测控制，只有在确保系统一切功能及状态处于稳定的前提下，才可以正式启动运行并网系统[3]。

3 结语

光伏并网电站的设计，涉及地理、气候、电气、机械、管理和政府财政等领域及部门。每一个细节的设计对电站的经济效益、使用寿命、运行安全都是至关重要的，设计者应该熟练应用专业技术，严格按照标准规范进行设计。