光伏发电并网关键技术及对策探究毕京斌

光伏发电并网关键技术及对策探究毕京斌

毕京斌

山东国研电力股份有限公司山东济南250000

摘要：伴随着经济的发展和进步，我国发电事业获得非常快速的提升，根据我国相关单位对于光伏发电技术制定的标准和规定来看，对光伏发电设备进行安装，能够实现将电力的上传，将当地以及用户之间的伤亡的费用进行结算和连接，根据当时的燃煤电价，通过光伏发电设备进行电力的应用还能够享受国家对此项目的一些政策补贴，现在很多家庭以及企业中都安装上了独立光伏发电系统，这项技术能够满足人们对于公共电网的要求，下面文章将会对技术内容进行简要分析，以供参考。

关键词：光伏发电；并网关键技术；对策探究

引言

光伏发电系统中主要运行是依靠的太阳能，将太阳能转化成电能，通过逆变器的作用将其传送到电网中，最终实现电力能源的供应。在光伏发电并网系统中形成的各种技术要素非常多，从结构上来看十分复杂，此项技术的关键点就是对太阳能实现转化，将电能中的一些消耗问题进行解决，将清洁型能源更多应用于企业和工程建设中，在此过程中光伏并网发电系统技术作用重大，因此加强系统的运行环境控制是必要的。

1光伏并网发电系统的设计

光伏并网发电系统是光伏发电系统中的一个重要组成部分，其运行的原理是通过逆变器来发挥作用，向全社会供应电能。光伏并网发电统中的结构组成图，对光伏电池进行陈列，对太阳能实现收集，其设置的位置可以在建筑顶部还可以是荒漠、隔壁等环境中，从而保证太阳能充足的条件下实现光伏电池阵列。DC/DC，为功率跟踪器，此设备能够保证光伏并网发现系统中的功率保持在一定的状态中，通过蓄电池作用的发挥，保证光伏发电项目能够实现调度，最终将电能储存起来，当然同时这对于DC/AC的工作负担也相应的增加。所以DC/AC是电网系统与光伏发电系统相互进行连接中所采用的逆变器，通过系统的应用实现了稳定性连接，通过大量的光伏发电项目接入其中，保证了电网实现智能化的过程，也对全社会推广太阳能资源进行提升，对传统电能面临的压力是很大程度上进行了缓解。

2太阳能光伏阵列的设计

2.1光伏板阵列及子阵的结构及其特点

太阳能到达地球表面时的能量密度很低，要想获得大量的太阳能能源，就需要用大面积的太阳电池方阵来采集太阳能。而单个太阳电池板的输出电压是有限的，输出电压不高，要想获得所需要的电压大小，就需要用一定数量的太阳电池组件通过串联、并联的方式连接起来，从而构成方阵。一个光伏阵列包含有多个光伏组件，组件的数目、组件之间的连接方式、组件所需要的电压（或电流），以及每个组件的参数是由系统设计决定的。

2.2光伏子阵的设计

光伏发电站一般追求电站功率最大化，太阳电池阵列布置较大，为了节约场地，通常情况下需要前后排布太阳电池方阵，而且有些时候，光伏电站的附近还会存在较高的障碍物，会对太阳光的照射产生遮挡作用。这种情况下，就需要计算避免这种遮挡作用所必须的最小距离，不然的话就会使得某些电池板或者电池板的某些部分接收不到太阳光，从而在整体上降低了太阳能的利用效率。由于太阳高度角和方位角随地理位置以及时间而变化，并没有一个确定的值用以参考，通常情况下，为了简便起见，前后方阵最小距离的计算原则是冬至当地平太阳时当天9：00至15：00太阳电池方阵不应被遮挡住。

3并网型光伏发电的组成

并网型的光伏发电属于可逆流系统，可逆流系统的设计一般不需要考虑与负载的匹配问题。光伏发电是直流电，而通常情况下的工业和居民用电都是交流电，而且电压和频率都有严格的规定，这就需要将光伏电站的低压直流电转换成与电网同样的标准。光伏并网发电系统主要包括光伏阵列、并网逆变器、控制器和继电保护装置等组件。逆变器的主电路采用两级并网结构模式。第一级逆变器的主要功能是将电站所产生的直流电变换成易于控制的直流电并且存储到蓄电池中。第二级逆变器就是将直流电转换成为交流电。在大型并网光伏电站建设中，可以采用多个逆变器并联，这样比较符合实际应用情况。

4并网发电系统目前存在的问题

由于光伏发电属于能量密度低，受天气等因素制约较大，并网发电后会对电网安全，维护成本，稳定运行等造成影响：（1）并网发电系统输出功率不稳定，并网发电系统功率不仅受系统本身设备的影响，如光伏电池板的清洁状况，逆变器的工作效率，谐波等。也受到天气，温度，湿度等自然条件的影响，这对大电网的电压稳定造成影响，同时也难提供稳定的电源输送保证。根据这一特性，供电系统必须准备好相应的备用发电机组以供并网发电系统无法发电时使用。并做好相应的电发电波动纪录。（2）孤岛效应，使用光伏并网发电系统后，可能会产生孤岛效应，孤岛效应会使已停电的供电系统仍带电，这对维修人员来说有极大的安全隐患；此外，孤岛效应还会对用电设施带来损坏。因此，光伏并网发电系统必须具备检测孤岛效应的能力，当检测到孤岛效应时，必须及时的切断并网逆变器。（3）当供电系统接入多个分散的并网发电系统以后，短路电流将增大，导致过流保护发生配合失误，由于未接入光伏并网发电系统的供电网络是辐射状的，其短路保护不具备方向性，并网系统接入之后，相当于在供电网络中接入了电源，因此，必须安装具有方向性的保护装置，而传统的熔断器不具备方向性，随着并网发电系统等分散发电系统的规模化应用，相关保护系统的设计也应该发生改变。（4）光伏并网发电系统是作为分散电源经过逆变器接入电网，利用光伏组件来将太阳能转变为直流电能，再经并网型逆变器将直流电能转变成为和电网有着同样的频率和相位的正弦波电流，与电网共同作用，然而再这一过程中，会有大量的谐波产生。对电能质量产生影响。太阳能光伏并网发电系统在实际进入到电网时需要对谐波电流进行检测，确保电流符合国家的标准，如果不符合，就要采取安装滤波装置等措施。

5对光伏发电并网技术的展望

在我国仍有许多地区因为各种因素，还处于缺电、无电状态，人们生活用电急缺，另外我国的经济迅速发展，可以给光伏市场提供了一个好的发展空间，由此不难看出并网型光伏电站很快就会进入市场，也会进一步提升人们的生活质量。在国外，光伏产业发展一直很迅速，早已经成为现如今发展最迅速的高新技术之一，并网光伏系统在太阳能发电中的比例还在不断变大。光伏发电的效率随着研究的不断深入、科技的不断进步以及计算机技术的发展，会不断出现更全面的解决方法，而光伏发电并网系统必将成为世界流行的发电系统。并网系统依旧需要深入的研究分析，尤其是在控制与切换方面，因此全面掌握光伏发电并网系统的控制是必要的，在切换问题方面也要找到好的解决办法。随着技术的发展，很多之前在光伏发电并网技术方面可以忽略的问题，都会逐渐变成重要的考虑因素，这些都有待在今后的研究中解决。

结束语

光伏并网发电系统是目前世界上太阳能发电技术中最为节能，成本最低的技术，随着经济的高速发展，对电力系统的压力也逐渐，并网发电系统成为解决这一难题的有效方法，世界范围内，并网发电已进入规模化发展时期，但其受天气制约大，分散式分布，光伏电池成本高等问题仍影响着其规模化运用，伴随着新兴材料的研发，光伏电池的成本正逐渐在下降，人工智能的快速发展，也使得并网系统的自动化控制得到了实现的可能，相信随着科技的发展，并网发电系统在未来会得到更加高效率、大规模的运用。

参考文献：

[1]李梦达.基于太阳能发电的微电网电能质量时频分析及控制策略研究[D].东北石油大学，2016.

[2]秦硕.光伏发电并网控制与孤岛检测方法的匹配研究[D].太原科技大学，2015.

[3]陈云.浅论光伏发电并网的经济效益[J].通讯世界，2017，12：194-195.