太阳能光伏发电在电网中的运用洪晓锦

太阳能光伏发电在电网中的运用洪晓锦

洪晓锦

（东莞市开关厂有限公司广东东莞523000）

摘要：随着社会经济和人们生活水平的日益提升，人们逐渐加大了节能环保意识，因此，光伏供电系统也日益受到人们的关注。然而由于太阳能光伏发电技术十分复杂，想要将此技术应用于电网中来，首先需要考虑的是如何结合电网的规划设计要求和各地区的实际情况，进而完成建设方案的优化设计，通过对太阳能光伏发电等技术展开分析和研究，旨在确保相关工程的经济效益。本文梳理了太阳能光伏发电的内涵，并归纳总结太阳能光伏发电的关键技术，指出太阳能光伏发电在电网中的应用方式，旨在为电力工程建设电网提供一定的指导作用。

关键词：太阳能；光伏发电；环境效益；经济效益

引言

伴随全球化经济的快速发展，太阳能光伏发电技术在全球范围以及我国都获得了良好的推广应用。而且在太阳能光伏发电技术在应用于电厂发电的过程中，技术获得了不断的提升和完善，光伏发电技术的优点也获得彰显，光伏发电技术能够满足人们对于其的期待，且能够在很大程度上降低人口密集区的用电压力，与此同时，也能在很大程度上降低由于火力发电和水力发电带来的环境污染，非常契合当下全球推广的“节能环保”的理念。光伏发电在带来巨大环境效益的同时，也在我国资源节省的战略中扮演不容忽视的作用，并且大大降低了我国电力企业的发电成本，因此在一定程度上也带来了巨大的经济效益，因此太阳能光伏发电对于我国电力技术的发展有着极为重要的意义，也是未来需要大力发展和推广的方向。

1太阳能光伏发电技术的内涵

太阳能光伏发电技术的内涵是：具备“光生伏特效应”的半导体界面将光能转变成电能的能力的一种发电技术。太阳能光伏发电过程的完成必须有控制器、太阳能电池和逆变器三者配合使用共同实现。即是采用多个太阳能电池板（组件）以不一样的布置（串联，并联），进而布置形成太阳能电池阵列，并且在接收太阳能之后电压逐渐增加，与此同时，在达到系统输入标准之后，光伏模块是转换成光伏模块。直流电通过直流配电箱与逆变器相连，直流电转换为交流电，然后通过交流配电箱供给电网或相关负载[1]。

2太阳能光伏发电技术在电网中的应用

2.1太阳能电池技术在电网中的应用

一般用于太阳能发电的光伏电池是当作整个太阳能光伏发电系统中最关键的部件和最核心的部件。因此在其超大规模的应用过程中，关键需要解决整个发电工作中的两个核心问题：第一是，在最大程度上提高光能转换为电能的效率和速度；第二是，在最大程度上降低整个生产过程的成本。众所周知，在太阳能发电过程中，硅晶片通常用作整个发电工作的基础。这也是第一代光能电池。在这项技术逐渐成熟后，其成本仍处于较高的位置。因此，已经开发出第二代光伏电池。一般将这种非常薄的光伏能源的材料称之为薄膜技术[2]。在硅胶材料的基础上，太阳能转化为电能，这也在很大程度上减少了光伏电池的使用量以及使用该过程的成本。与此同时，许多研究人员在开发过程中逐渐将注意力转向制造先进的薄膜，以更好地降低开发成本，确保光伏发电给人们带来最大的经济效益。

2.2光伏阵列的最大功率跟踪技术在电网中的应用

根据光伏阵列的最大功率跟踪技术调查研究工作，可以发现，太阳能光伏发电后，使得整个输出的功率特性具有非线性积分特性，而且主要表现在整个发电过程中，因为相关设备暴露在太阳辐射和温度下，而且整个网格负载的变化也会产生不同的变化。因此在太阳能光伏阵列进行发电的过程中，针对光伏阵列的最大功率进行跟踪，并动态寻得最优的光能转化率，进而使得光伏阵列的发电效能最高，最后给光伏发电企业带来最好的经济效益。

2.3聚光光伏技术在电网中的应用

一般在将太阳能转换为电能的过程中，采集光的技术可以直接撞击地面。在此种情况下，太阳能密度一般相对较低，使得发电的最高峰值不会超过1kW/m2。然而为了在使用过程中有效地提高太阳能的效率，因此，浓缩技术也能够适用于整个光伏发电的工作过程中。而聚光技术主要功能就是收集光伏电池，进而使得太阳能集中在一定区域，进而确保这一区域的光伏发电效能，并且它能够在传输过程中达到最高峰。其中一方面，它可以将太阳光集中在一个小电池上，这可以增加太阳辐射和照明的密度。另一方面，它也可以以更便宜的价格收集光线。在使用该设备期间，达到最大功率以降低整个计算机生产的成本。

2.4孤岛效应检测技术在电网中的运用

站在电网运行的角度来观察，可以知道分布式电源对电网的最直接影响是“孤岛效应”。所谓的“孤岛效应”是指假如在发电装置连接到公共电网后因为某种故障导致电网断电的现象，发电装置将成为隔离电源，并且独立为周围的电网供电。一般来讲“孤岛效应”有两个最大的危害：

第一是，危险的电力设备和电气设备。当电网因故障停止供电时，如果并网逆变器继续向周围电网供电，而一旦电网恢复，电网电压和PV逆变器的输出电压可能具备非常大的相位差。因此可能瞬间会产生很大的浪涌电流，这会在很大程度上损坏电网设备。而且如果情况严重，还会对附近电力客户的电气设备造成损坏，或者电网保护装置可能导致电源故障[3]。

第二是，维修人员的伤害。一般而言当电网由于故障停止供电时，假如并网逆变器持续为周围电网供电，此时如果电网维护工作人员继续开展设备维护和电力线路，可能造成维修人员受到一定程度伤害，甚至造成一场不必要的严重伤亡事故。连接到电网的光伏电站必须配备防“孤岛效应”检测装置，进而防止人身伤害和设备损坏，逆变器的“孤岛效应”检测是需要解决的关键问题。检测“孤岛效应”的常用方法主要包括通信检测方法、主动检测方法和被动检测方法。主动检测方法的定义是：将一定的常规干扰信号添加到逆变器的输出。即当电网正常供电时，电网的钳位使得干扰信号对电网没有影响。而一旦电网发生故障，干扰将迅速累积并超过允许范围。可以检测到“孤岛效应”；无源检测方法是在电网断电时，利用逆变器的电压，频率，相位或谐波输出来检测岛效应；通信检测方法是通过通信检测断路器[4]。发出切换状态或载波信号，并根据信号的变化判断“孤岛效应”。主动检测方法的检测精度和准确度高，检测盲区小甚至无检测盲区，但会在一定程度上影响电能的质量；被动检测方法不会影响电能质量，但存在较大的检测盲区；通信检测方法实时性强。稳定性高，对电能无影响，但操作复杂、成本高、经济效益低。

3结论

太阳能光伏发电技术契合当下全球推广的“节能环保”的理念。光伏发电在带来巨大环境效益的同时，也在我国资源节省的战略中扮演不容忽视的作用，并且大大降低了我国电力企业的发电成本，因此在一定程度上也带来了巨大的经济效益，本文梳理了太阳能光伏发电的内涵，并归纳总结太阳能光伏发电的关键技术，指出太阳能光伏发电在电网中的应用方式，以期为电力工程建设电网提供一定的指导意义。

参考文献：

[1]丁宁，孟涛.太阳能光伏发电系统中的谐波及其治理[J].中国能源，2010，32（12）：32.

[2]包玉刚，夏勇.大规模光伏发电对电力系统影响综述[J].通信电源技术，2016，33（4）：233~234.

[3]李雅丽，薛同莲.光伏发电与公用电网互补自动切换系统的研究与设计[J].通信电源技术，2012，29（1）：12~13.

[4]李英来，赵沛虎.光伏发电接入电网在我国的适用性及存在问题的探讨[J].天津科技，2010，37（3）：108~109.