浅析光伏发电并网技术

浅析光伏发电并网技术

黄奎明

南方电网综合能源股份有限公司深圳分公司

摘要：可再生能源安全环保、清洁无污染是传统能源的重要替代品。在目前开发出的几类清洁可再生能源中，太阳能应用最为广泛，以太阳能为基础的光伏发电技术也是我国当前最重要的发电技术之一。为解决传统能源枯竭问题，维持生态系统平衡，光伏发电并网技术应运而生。通过介绍光伏发电简介，对光伏发电和并网技术结合过程中产生的问题，从电网质量问题、对并网光伏发电系统对电网电能质量的影响进行研究，加强光伏发电并网技术的应用。

关键词：光伏发电并网技术

引言

随着新理念的提出，人们也越来越重视环保问题，传统能源对环境污染大，影响生态系统，只有不断拓展使用清洁能源，才能更好地保护生态环境，实现人与自然和谐共生。在新能源中，光伏发电是最为普遍的一种新型技术，其环保性、便利性被广泛应用到了各领域，发挥了良好的作用。光伏发电技术应用了太阳能的原理，是最为方便快捷的一种能源采集，太阳能是自然界最优质的能源，通过与太阳能的开发与研究，保证了新能源的建设与构建，资源得到了节约，能源得到了发展。与传统能源的巨大消耗和污染相比，新能源对有效提升我国电力企业的效益，实现社会经济良好的转化，促进国家发展，有着重要的意义。

1光伏发电简介

光伏并网发电系统主要是由继电保护装置、太阳能光伏列阵、控制器、逆变器、储能装置、配电柜以及最大功率点跟踪装置等部分组成。太阳能光伏阵列是光伏发电系统的核心装置，太阳能光伏阵列由太阳能光伏电池串并联形成。最初的光伏电池原材料为硅，用硅作为衬底，成本高、损耗大，故对光伏电池进行改进后，当前普遍应用的光伏电池内部由薄膜电池和晶体硅构成，不仅可以减小损耗，还可以提高光伏转化效率。最大功率点装置是为了能够高效利用太阳能源，使光伏阵列在系统运行过程中时刻保持最大功率输出。储能装置的主要作用就是对电能进行控制，例如当太阳能源充足时，可以利用储能装置将电网中多余的电能储存起来，当晚上或辐照不足时，通过逆变器再将储存的电能释放出去，以此来保证发电系统稳定运行。逆变器可以将直流电转化为交流电，再通过变压器转化成供人们日常使用的标准交流电压。

2并网光伏发电系统对电网电能质量的影响

2.1谐波

在光伏发电系统在电网中比例越来越大的情况下，谐波污染问题也会伴随出现。并网光伏发电系统的光伏逆变器中会牵扯到比较多的电力电子元器件，在将直流转变为交流的时候会产生一些谐波，这些谐波会对整个电网的运行带来不利的影响，且这种污染会在逆变器输出轻载的时候日益变大。如果电网中存在多个谐波源，在此期间就有可能产生更高频次的谐波功率谐振。针对以上问题可以通过以下的方式来进行控制：第一，借助逆变器中的谐波抑制电路、有功率的电路来对高频次的谐波进行处理。第二，在供电设备的最终端来对高频次的电流进行处理。为了能够提升电流信息的处理结果可以使用一种积极有效的方法对光伏系统中的谐波进行更细入的测量。

2.2孤岛效应

光伏并网发电系统的孤岛效应是指和光伏发电系统连接的电网线路因为事故、故障、停电检修跳脱时，光伏并网发电系统会继续向负载供应，由此会形成一个供电公司无法自行掌握的自给供电孤岛。光伏并网发电系统中的孤岛效应主要是指光伏发电系统密切关联的电网线路，因为各个因素的影响出现跳闸故障，在出现这些故障的时候光伏并网发电系统会持续性的向负载前供电力支持，由此会形成一个无法被供电公司掌握和控制的自己自足型供电孤岛。供电孤岛的出现诱发以下几个方面的故障问题：第一，给电网运行管理人员带来危害。在光伏并网发电系统配电网出现运行故障的时候，一些线路维修人员由于没有了解自己自主供电孤岛系统的存在，无法在第一时间启动应急系统就会使得事故发生，带来不可挽回的事故损失。第二，由于缺乏必要的电网支持。供电孤岛的供电电压、供电频率、供电电流会呈现出不稳定的状态，这些不稳定的因素会加剧用电设备的破坏。第三，在电网恢复供电的过程中，光伏发电系统会重新和网络连接在一起，在这个期间会因为相位的不同引起更大的电流冲击。第四，切换成孤岛运行光伏发电的系统，如果没有储能元件或者储能容量较小，用电负荷会出现电压闪变的情况。

3光伏发电并网技术

3.1最大功率点跟踪技术

在当前的技术条件下，应用光伏发电并网技术时重点需考虑与解决光伏输出受干扰大的问题。研究发现，加强对最大功率点跟踪技术的优化，可以降低外界因素的干扰，相关参数出现较大波动时，可以确保输出功率达到电网运行要求，保障整体稳定性，使光伏输出中更具快速性。最大功率点跟踪技术的主要算法形式为自寻优法与非自寻优法。在自寻优法算法下，是采用寄生电容、扰动观测、恒定电压及电导增量等方法实现光伏输出稳定；非自寻优法主要是采用曲线拟合的方式实现光伏输出稳定。目前，自寻优法应用更为广泛。由于在各种影响因素中，光照强度对光伏发电的影响较大，因此在应用光伏发电并网技术时，要注重研究光照强度与光伏输出的关系，思考与探寻如何通过改善光照强度来获得更大的光伏输出。而在不同辐照度当中最大功率点对应的输出电压具有较强稳定性，因此可以采取恒定电压法来维护电网的可靠运行，真正实现稳压控制。虽然恒定电压法能够简化电网的控制流程，但却只考虑了辐照度的影响，当环境温度出现较大改变时还是容易产生较大干扰，影响输出精度。因此，扰动观测法在实践中也被得到广泛应用，光伏阵列输出电压会受到电压波动的影响，此时对输出功率变化特点予以分析和评估，以便为寻优工作提供依据，明确电压参考值。

3.2逆变器控制技术

在光伏发电并网中，逆变器是不可缺少的构成。光伏发电并网中的逆变器承担着控制多项参数、直流电转交流电等责任。逆变器能以光伏照度为依据实现自动化启停。另外，在应用光伏发电并网技术时，还要考虑最大功率点跟踪控制的要求，逆变器要保证无论辐照度与温度如何变化，都能确保功率输出的最大化，能保证光伏发电的正常进行。在将光伏发电并入公共电网后，公共电网会受到一定程度的扰动，公共电网的电压出现波动。这种扰动与波动不利于整体效益的提升，因此在应用光伏发电并网技术时还需考虑公共电网的受扰动问题。目前最佳的减轻公共电网受扰动程度的方法是不断优化逆变器性能。

4光伏发电技术的优点

光伏发电技术自身具备良好的优势，和传统发电技术比较，其优势主要体现如下：一是不污染环境，环保。在发电的过程中，传统能源有一定量的燃烧与释放，对周边环境造成污染，有的非常严重，导致了生态不平衡。但是利用太阳能资源，具有环保效果，实现了生态环境指标，太阳能作为可再生能源，其广泛分布在各地，能够更好地为人类服务，随时取用，成本更少。二是人力投入少。传统能源建设需要大量的人工来完成，其设备复杂机械故障较多。从以往经验看，传统发电技术制造或维护上均需要大量的投入，一些设备在使用过程中往往会出现故障，影响到了周边的电能供应。而通过利用太阳能发电，其电站建设成本不高，整体设备使用量不大，投入少、见效快、站损小，转变太阳能为电能时，不需要更多的时间成本来维护，其自身就具备运转能力。

结束语

随着20世纪80年代可持续发展的理念提出以来，探索新型能源就成了引领我国未来经济发展的重要抓手。光伏发电就是通过利用光电技术来实现太阳能向电能的转化，以此来提供绿色清洁能源。光伏发电与传统发电方式相比，具有更高的安全性可靠性，并且不会产生污染和大量的噪声，还可以广泛应用于沙漠、戈壁等环境恶劣的地区。为大幅度降低电力损耗，保护电力资源，完善电网系统，光伏发电和并网技术相结合成为我国电网建设的重要措施。

参考文献

[1]于晓旭.太阳能光伏发电并网技术的应用探究[J].装备维修技术，2020（2）：183-184.

[2]刘劲.影响光伏并网发电谐波水平的主要因素分析[J].电工技术，2009（12）：66-67.

[3]陈炜，艾欣，吴涛，等.光伏并网发电系统对电网的影响研究综述[J].电力自动化设备，2013（2）：26-32.