光伏发电并网关键技术及对策探究

光伏发电并网关键技术及对策探究

王瑞萍

国网山西省电力公司太原供电公司 山西省太原市 030012

摘要：随着城市化进程的脚步逐步加快，我国的科学技术取得了不可比拟的成就，同时推动了经济的飞速发展。因此，作为社会发展命脉基础设施的电网事业发展也取得了稳步提升。近年来，光伏发电并网一直是关系我国电力事业发展的关键。从我国现有的光伏发电技术制定的相关标准和规定来看，适当安装光伏发电设备，可以促进电力上传，使当地的用户用电或者其他信息有机串联。同时，使用好光伏发电设备，也有利于用户更好地享受国家的项目补贴。当下，许多家庭或者企业都偏向于使用光伏发电系统，开发光伏发电并网关键技术势在必行。因此，立足于光伏并网发电系统的设计原理，对其中的各项运用技术作简要探讨，希望带来一定的参考与借鉴。

关键词：光伏发电；并网；关键技术；对策

引言

众所周知，现代社会的发展离不开能源的开发与利用，但是显然众多化石能源的利用使全球环境日渐变暖。同时这些不可再生能源终归是有限的，种种矛盾现象下，开发利用可再生能源早已成为世界发展趋势。尤其是各种可再生能源，无论是开发还是利用均符合现阶段可持续发展战略。光伏在其中便是一种十分优秀的可再生能源之一，研究光伏离不开其发电并网系统的关键技术，而其系统又被称之为光伏并网系统。其中的分支应用与关键技术属于研究重点，同样也是光伏领域的重点内容。

1光伏发电的基本原理

光伏发电是以光伏效应为基础，通过使用光伏电池板对光子产生的电动势进行吸收和利用达到发电的目的。光伏阵列产生的直流电利用电子转换装置进行转换成可以满足电网使用的交流电后直接利用变压器接入到电网中。而大容量光伏电站一般都达到了兆瓦级别，通过利用集群控制方案来实现逆变器并联运行，并利用特定的中央控制中心对光伏电站的各个子系统进行指挥和写作，运行情况不同，变压器和逆变器的投运方案也不一致，可以有效解决日照率比较低的情况下变换效率问题，提升系统的可靠性。大容量光伏发电集群控制方案是使用多个逆变器共用光伏阵列直流母线排，根据光照情况，投入相应数量的逆变器，进而解决日照率低时变换效率方面的问题，而且由于逆变器是替换工作的，当某台逆变器进行检修或者出现故障后不会对整个系统造成影响。

2光伏并网发电系统优点

从光伏并网发电系统的应用上来看，其发电原理十分先进，可以帮助太阳能的光子直接转化为电子，在这个过程中并没有多余的机械运动以及其他转化过程，在很大程度上使光伏的发电效率变得十分迅捷；同时，我们可以不难发现太阳的利用几乎等同于取之不尽用之不竭，而光伏本身就属于无毒无公害，不仅能够可再生，还具有十分环保的应用特点，哪里能受到太阳的照射，哪里就有光伏，其资源的应用与开发我们人类并不需要对其进行焦虑；其次，在传统的发电中我们可以发现许多缺点，比如火力发电有一定的燃烧过程，还会排放出二氧化碳引起温室效应的产生，也会伴随阵阵机械声音，而光伏发电全程没有噪音、没有污染，对现阶段的环境来讲十分友好，符合可持续发展理念；最后，光伏电池模块结构十分方便，不仅便于拆卸，还能随时随地扩大发电容量，并且在运作过程中不需要人力资源对其进行看守，后期的检修维护成本也十分低。种种诸多优点促进光伏光伏并网发电系统的发展。

3光伏发电关键技术及对策

3.1光伏设备的关键技术及对策

电网和光伏电站主要是利用逆变器联通的，因此要求逆变器具有可拓展通信功能、可以对无功和有功进行控制、可以降低有功变化率、实现谐波补偿等，技术上要求逆变器具电压等级更高、单体容量更大、电能输出质量更稳定、抗干扰能力更强，并具有可以达到智能电网要求的网源互动技术。在进行并网控制的过程中需要电网电压信号锁定技术更加的精确、快速，可以防止大功率并网时不对称运行情况下和电压采样波动情况下精确锁相。孤岛检测技术要求具有更好的抗干扰能力。集中式光伏电站要在变换器控制的基础上实现低电压穿越，孤岛指令和检测利用输变电系统级别能量进行管理实现；分布式光伏电站要通过控制达到孤岛检测的目的，利用基于配电网的能力管理系统来发出低电压穿越信号指令。另外，大容量多级协作对群控技术依赖程度比较高，同时需要解决大面积组件增加、群控硬件成本增加、MPPT并联所产生的额外串并联损耗问题；对分布式系统进行电网调度时还需要在管理系统的基础上实现多机协作、实时通信。

3.2长距离配电网的电压协调控制及对策

为了解决长距离配电网光伏发电并网接入带来的系统不稳定等问题，提高分布式光伏发电消纳能力，分析分布式光伏发电长距离配电网调压设备优化配置和电压分层分区协调控制等技术。（1）分布式光伏发电长距离配电网运行特性及调压设备优化配置。利用分布式光伏发电长距离配电网调压设备优化配置模型和方法，根据长距离配电网内的调压设备类型、分布式光伏电源的接入位置和接入容量，开展馈线调压器的优化配置模型研究，分析其配置容量和接入位置。（2）分布式光伏发电长距离配电网电压协调控制。基于多代理系统和分布式通信，建立分布式光伏变流器接入点电压控制和其相邻节点电压、相邻线路潮流等之间的联系，实现区域电压自治调整的目标；通过量化指标体系和安全运行约束制定全局优化策略，实现动态调整调控策略，对变电站级有载调压器、电容器组等离散电压控制设备以及分布式光伏变流器有功功率和无功功率输出进行协同优化调度。（3）分布式光伏发电的配电网电压分层分区协调控制。在长距离配电网分层分布式协调控制技术研究的基础上，开发分布式光伏发电参与配电网电压协调控制的控制系统，并搭建相应的动态模拟实验系统，能够对所研究的电压协调控制策略进行有效验证。

3.3并网逆变器的控制技术及对策

并网逆变器是整个光伏并网发电系统中实现光伏系统与电力系统连接的一个重要装置。因此，并网逆变器控制技术是一项具有重大作用的技术。该技术的中心控制方法主要采用PID控制方式，即利用电流实现控制，这样保证了电网和光伏并网装置中的电流统一，实现了共同控制，对逆变器中间连接时可能产生的缺陷也进行了适当弥补。PID控制技术有效地使整个光伏并网发电系统始终处于一个动态的运转形式，实现了系统内部电流的不断传输。另一方面，它有效维持了系统中的整体电压，促进了整个光伏并网发电技术中的最佳功率形成。

结语

总而言之，在现代社会中开发与应用可再生能源早已成为各个国家迫在眉睫的发展战略中，尤其就光伏的应用研究，各国研究硕果累累，为现代光伏技术的发展提供了十分先进的技术支持。本文则阐述其中在光伏发电并网系统中的各种设备以及其关键技术，同时，对于其大规模应用提供两份参考性建议，望在未来光伏在更大规模的应用中提高自然能源利用率且减少对自然环境的破坏，迎来人类文明发展的里程碑式变化。

参考文献

[1]诸荣耀,沈道军,罗易.光伏并网发电系统的关键技术分析[J].科技创新与应用,2015(22):186-186.

[2]周到,许弟春,刘杰.加强标准化建设促进光伏并网发电产业发展[J].能源与节能,2012(02):29-31.

[3]郭志波.关于光伏发电并网大电网面临的问题分析与对策探讨[J].中国高新区，2017，（6）：97，99.

[4]李碧君，方勇杰，杨卫东，等.光伏发电并网大电网面临的问题与对策[J].电网与清洁能源，2010，26（4）：52-59.

[5]苏剑，周莉梅，李蕊.分布式光伏发电并网的成本/效益分析[J].中国电机工程学报，2013，33（34）：50-56，11.