光伏发电并网关键技术及对策研究文杰

光伏发电并网关键技术及对策研究文杰

文杰

（国网宁夏电力公司吴忠供电公司宁夏吴忠751100）

摘要：光伏发电建设周期短、环境适应性强，不需要水源、燃煤运输等原料保障，运行成本低，便于集中管理，受到空间的限制小，可以很容易地实现扩容。其发电量实现并入公共电网，在消除其不稳定等风险后，可提高电网运行效率，并保证公共电网稳定、安全运行，为国家经济建设持续发展提供能源保证。本文探讨了光伏发电并网关键技术及对策。

关键词：光伏发电并网；关键技术；对策

光伏并网发电系统，朝向成熟化的方向发展，逐渐成为电网系统的重要组成部分。光伏并网发电系统内的关键技术，需要根据系统设计进行规划设计，以免影响并网的运行效率，同时还要落实安全保护技术，预防光伏并网发电系统的风险事故。

1光伏发电并网关键技术

1.1最大功率点跟踪技术

最大功率点跟踪主要是明确光伏并网发电系统所处的环境，分析环境中温度、光照等因素对并网的影响，绘制光伏并网发电系统的特性曲线，根据曲线的变化跟踪并网光伏发电的最大功率点。最大功率点跟踪技术关系到光伏并网发电系统的运行效率，例举比较常用的两类跟踪方法，如：(1)扰动观察法，在光伏并网发电的过程中设计小型扰动，比对扰动前后的并网状态，得出最大功率点的位置，并网扰动的方法是控制输出电压，利用电压差形成扰动并跟踪功率状态；(2)电导增量法，此类方法中两项决定性的因素是瞬间电导数据和变化量，分析光伏列阵的曲线变化，找出曲线的单峰值，由此判断光伏并网是否处在最大值的发电状态，电导增量检查中需要确定一个特定的阈值E，当最大功率处于±E的范围内时，即可找出并网发电的最大功率点。

1.2并网逆变器控制技术

光伏并网发电系统中的并网逆变器控制技术，采用的是PID控制器，通过控制输出的电流，确保光伏并网发电系统与电网保持同频的电流。PID在光伏并网发电系统中，采用直接+间接控制的方式，直接控制辅助于间接控制，弥补间接控制的缺陷。PID控制技术，有利于提高光伏并网发电系统的动态性，其可按照并网电流的指令，控制运行电流的传输，同时保持光伏并网内的电压稳定，促使光伏并网发电系统迅速达到最佳功率的状态。并网逆变器控制技术在PID的作用下，分为电流内环和电压环设计，目的是提升光伏并网发电系统的运行效率。

1.3并网发电功率预测

并网发电功率预测的方式分为直接和间接两种，找出可能影响光伏并网发电系统的因素，如：云量、光照角度等，提高光伏并网发电系统的转化率，全面预测并网发电的功率，还可借助模型筛选功率预测的数据，严格处理预测数据，完善光伏并网发电系统中的功率预测。以云量影响因素为例，分析并网发电功率的预测，云量越多，对并网发电功率的影响越大，即会降低光伏并网发电的效率，而且云量是光伏并网发电的一大影响因素，所以采取并网发电功率预测的方式，规划云量影响下的发电设置，有目的的提高太阳能的转化效率。

1.4集中式并网技术

集中式并网是指光伏发电电能直接输送给公共电网，由公共电网经过统一调配后供用户使用。整个过程与大电网保持单向电力交换，且电压等级在10kV以上。集中式发电系统一般由几千个光伏组件、光伏开关站等构成。充分利用广袤的农田、荒漠地区丰富和相对稳定的太阳能资源构建大型光伏电站，接入高压输电系统供给远距离负荷使用，这就是集中式并网发电。集中式发电规模很大。

为保证电网安全，大容量的集中式电量接入需要有LVRT（低电压穿越）等功能。LVRT是指当光伏电站并网点电压跌落时，光伏电站能够保持并网，甚至向电网提供一定的无功功率，支持电网恢复，直到电网电压恢复正常，从而“穿越”这个低电压时间（区域）。这样才能保证公共电网稳定性。

1.5分布式并网技术

分布式光伏发电的构成主要包括：（1）太阳能电池组件；（2）保护装置；（3）电路；（4）逆变器；（5）电网接口。其中太阳能电池组件是光伏系统中的核心部件，其作用是把太阳能转化成电能。逆变器是将直流电转换成交流电的设备。由于太阳能电池组件产生的电为直流电，而实际应用过程中绝大部分负载都是交流负载，因此需要此装置将直流电转换成交流电以供负载使用，且可并网向国家大电网供电。

在分布式系统的并网技术中，发电与用电并存。针对发电，地面电站要将多余电量升压、变频后接入配电网，实现区域就地消纳原则，而不是公共电网。根据配电网中的潮流方向要调整变化，逆潮流导致额外损耗，相关的保护都需要重新整定，变压器分接头需要不断变换。要装配电压和无功调节控制技术以及防止短路技术的设备。需要配电网级的能量管理系统，在较大规模电量接入的情况下进行负载协同管理；对二次转换设备和通讯提供了新的要求，系统较复杂。

2光伏发电并网技术的对策

2.1防雷系统安装

对于室外光伏发电系统，为降低雷击灾害对其造成的影响，需在设计阶段做好防雷接地工作，安装必要防雷装置，及时将雷击电流引入地下，避免对电网造成损坏。

一方面，设置外部避雷装置。总结以往经验，为光伏发电装置安装接闪器、引下线与接地装置。通过接闪器吸收雷击电流，再通过引下线与接地装置的连接及时将过大的雷击电流引入地下。另一方面，内部防雷保护。安装等电位系统、涌浪保护器等装置，避免电压超出系统承受能力，确保系统安全运行，提高防雷效果。

无论选择哪种防雷系统，均需结合实际情况，科学分析和设计，尽量使一个避雷系统将整个光伏发电系统囊括在保护范围内，并节约成本。

2.2配电系统规划

光伏发电并网会对配电网产生一定影响，出现电压偏差、电压波动与闪变等情况，制约电网运行质量。为消除此类影响，在并网前必须对光伏发电配电系统进行合理规划，充分分析电压波动与谐波污染对大电网运行产生的影响，采取措施提高电能输出质量与并网技术水平。应根据实际需求分析电源优化配置方案，如电源容量与选址等，选择科学的控制方式、接入位置及并网技术。另外，配电网规划设计时还要重点分析光伏发电原理，确定影响因素，提高发电稳定性，确保实现发电量的准确观测。同时，还需对经济性及安全性等方面进行深入研究。

2.3并网干扰控制

光伏发电并网虽然会对区域或公共电网运行安全性和可靠性产生一定影响，但也可为用户提供绿色电能，符合节能降耗生产理念，具有巨大发展优势。需深入分析并掌握光伏发电系统与电网间的作用，作为提高大电网综合运行效率的重要保障。例如，针对光伏发电系统电源特性进行研究，建立动态模型，结合经验对常见不确定性问题进行分析；对下一阶段的运行状态进行预测，作为大电网运行管理的依据，增强对换流器电压频率的控制效率。同时，为保证各种不确定因素的有效控制，还应研究提高预测光伏发电功率准确性的方法，并制定高效与稳定的计划方案。

2.4调压方式优化

配电网调压复杂程度高。为降低光伏发电并网对配电网造成的影响，需根据配网不同节点的特点及运行状态确定调压方法。一方面，应对光伏发电所处环境的光照情况和建筑规模进行分析；另一方面，应结合实际发展要求，合理规划设计光伏电源；最后，在维持原有配网结构状态前提下，对配电网电压进行调节。

总之，光伏并网发电系统内的关键技术比较复杂，关键技术的应用目的是提高太阳能的转化率，解决我国电能资源中的消耗问题，推进清洁能源的利用率。

参考文献：

[1]裴培.光伏发电并网大电网面临的问题与对策分析[J].应用能源技术.2016(10)

[2]蒋凌峰.光伏发电并网大电网面临的问题以及对策[J].科技创新与应用.2016(28)

[3]邱亮新.光伏发电并网大电网面临的问题与对策[J].中国新技术新产品.2016(14)