光伏发电与并网技术的优势及应用要点分析

光伏发电与并网技术的优势及应用要点分析

祁龙

青海黄河上游水电开发有限责任公司西宁太阳能电力分公司  青海 西宁    810000

摘要：现如今，我国提倡低碳理念发展，光伏发电是新兴的可再生能源，被广泛应用。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。本文对光伏发电与并网技术的优势及应用优点展开探究论述，以供借鉴参考。

关键词：光伏发电；并网技术；优势；应用要点

引言

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。

1光伏发电技术原理

光伏发电顾名思义就是光能转化电能的过程，借助半导体的性质，将太阳能和电能之间构建一个过渡的桥梁，太阳能发电装置由4个部分组成：电池板、控制器、逆变器和蓄电池。整个装置中最关键的部分就是电池板，它能够储存电能供发电装置使用，是整个系统得以运行的支撑部分；控制器控制系统的运行，太阳能电池内的电池组在白天有足够多的太阳能时，通过系统内部作用将电能储存，在夜晚没有太阳的时候再将电能释放，而控制器就是调配充放电的关键组成部分；逆变器是把直流电转化为调频调压交流电或定频定压交流电的一种转换器，逆变器又由滤波电路、逆变桥和内部控制逻辑组成，光伏发电装置中的逆变器是通过半导体进行转换的；蓄电池的作用是储存暂时不需要的电能，供系统使用。4个部分相互协调和配合，才能顺利进行光伏发电。

2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。

3光伏发电与并网技术的应用要点分析

3.1微网并入

微网是针对光伏等分布式能源发电的一些局限所提出的全新概念。所谓微网，就是指有效组合各类储能设备、就地负荷及分布式电源，使其形成一个能够统一协调控制与管理的小规模电网，从而为包括光伏在内的分布式能源发电技术在配电网中的大规模应用提供保障。微网融合了多项现代先进技术，如可再生能源发电技术、新型电力电子技术、现代控制技术等，具备传统电网所没有的优势。

微网并入配电网需要有接口，在当前的技术条件下，支持微网并入供电网的接口有电力电子接口、异步发电机接口、同步发电机接口三类。微网通过这些接口可将光伏及其他分布式能源发的电能并入配电网，实现与配电网的互联。微网并入配电网的优势：首先，主要体现在并入配电网后光伏及其他分布式能源发电技术就有了支撑，并在配电网中正常稳定发挥作用。其次，微网并入与光伏及其他分布式能源发电的应用，会在一定程度上减轻电网削峰填谷压力，增强系统发电能力与发电效益。

3.2增压系统

通过增压系统中的升压变压器可以将电网电压转换成满足需求的交流额定电压。升压变压器的变比和类型选取要根据实际发电量来决定，一般选取箱型干式变压器。升压变电站采用分层设计的原理，上层作为监测逆变器的逆变工作室，下层是配电工作室。对于高压进线柜一般选取中置式空气绝缘开关柜，对于低压进线柜一般选取低压抽出式开关柜，同时，引入计算机网络对系统进行监测，通过分析利用监测得到的线路电压、电流以及频率、温度等信息，控制升压系统。

3.3混合光伏发电系统

混合光伏发电系统作为综合、复杂的系统构成，以不同的设备情况做好用电对接，通过不同形式的用电供给，全面实现多样化的用电模式，保证电力稳定性。发电系统实际应用中不需要过多的人工干预，混合光伏发电系统比独立光伏发电系统差，自身的调节能力不强，往往会导致设备的损坏。为改善这种不利的状况，更好地保证电能稳定性，可以根据季节做好技术合并应用，如冬季日照短、风力大，对这样的情况我们则需要将光伏发电技术和风力发电技术并用，有效发挥出新能源的互补功能。对于水力充足的地区，也可将水力发电和太阳能发电并用，以此通过新技术的有机整合，提高能源利用效率，确保区域用电的正常稳定。

3.4并网潮流计算

将光伏发电利用微网并入配电网后，会使配电网运行方式与发电方式有所改变，因此原有潮流计算也会出现局限，要想保证最终分析结果的准确性与可靠性，就必须根据并入后配电网的特征特点构建新的节点模型进行潮流计算。传统配电网潮流计算方法主要有三种，分别是支路类方法、母线类方法及牛顿-拉夫逊方法。支路类方法的特点是计算过程简单，不会占用过多存储空间，数值稳定性好，缺点是适合比较简单的配电网，如果将该方法应用于复杂配电网，计算量就会因为迭代次数的增加而增加。母线类方法的优点是计算性能稳定、收敛速度快、能够处理弱环网，缺点是不是十分适用于PV节点。

牛顿-拉夫逊法经过分析后发现有较快的收敛速度、较强的适应能力，支持修改DG。因此，对将光伏发的电通过微网并入配电网，应采用牛顿-拉夫逊方法，以修整方程为基础，不断迭代修正，直到得到节点电压。

3.5主设备

作为光伏发电系统的核心部件，对于主设备的选择要进行多方面考量。一方面，为降低成本，可以选择容量大的器件。另一方面，减小主设备发生故障时对系统的冲击，又不可以选择容量过大的器件。故综合考虑，选择容量相对较大且与系统的适配性较高的设备。并网逆变器作为主设备的核心设备，还应具有过电压保护、过电流保护、频率保护等保护功能。光伏电池组件与并网逆变器之间的“桥梁”，是直流配电监测装置，它可以保证系统工作的安全性。同时，并网逆变器最好独立分散成并网的形式，用来提高系统稳定性和安全性。

结语

在“双碳”背景下，分布式光伏发展迅猛，地方供电公司作为光伏并网接收单位，承担稳定电网运行职责，统筹发展和安全。推动清洁能源发展中，既要保证新能源发展空间，又要确保电网安全平稳运行。发展新能源光伏发电技术切合人与自然和谐发展的理念。但如要把新能源完全融入到人们的日常生活当中，应以技术创新为核心，政府和社会协调配合，才能不断完善和深化新能源光伏发电技术。

参考文献

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