光伏发电系统效率及新技术的应用

光伏发电系统效率及新技术的应用

白一含,王琳惠,冯振,李泉,赵京,朱莹

单位：河南工学院材料科学与工程学院 邮编：453000

摘要：随着我国光伏发电事业的持续发展，光伏发电系统的组件和设备都呈现持续优化和创新的情况。光伏发电的容量也在不断地优化。传统化石能源在开采和利用过程中对地球环境造成了很大的污染，世界各国为了修复被污染的环境投入了大量的资金。在当今的社会背景下，我国各地纷纷对光伏发电系统进行了探讨。若能将光伏并网技术升级，不但能解决环境污染问题，而且能节省能源、减少污染、提高产量、降低能耗。本文对光伏发电技术概念及光伏发电系统设备故障进行分析，最后主要为提升光伏发电系统效率新技术的应用展开研究。仅供参考。

关键词：光伏发电；系统效率；新技术；应用；研究

基金项目：校级教改院部项目（CLXY-2021004），校级本科高校研究性教学示范课程（2022-SFYB05），教育部产学合作育人项目（220505563212354）。

引言

随着煤炭、石油等化石能源储量的不断减少，人们面临着能源短缺的严峻形势。各国都在大力发展新能源，以改善人们生活的环境，维护人与自然的和谐。与水力发电、风力发电相比，太阳能发电具有无污染、无噪音、故障发生概率小、维护简单、使用方便等特点。实际资料表明，光伏并网技术已成为一种新型的技术，尤其是大规模的太阳能光伏与并网的太阳能发电系统，将会产生更多的电力。

1光伏发电系统概述

光伏发电系统是一种以太阳能为基础能源的发电系统，光伏发电系统需要用到电池组件，利用晶硅电池组件或者薄膜电池组件接收太阳发出的光照，然后利用光伏组件，将太阳能转化为电能。光伏发电系统的并网也需要很多电力设备，比如说逆变器、配电装置等，这都是将采集的太阳能变成电能汇入电网的必备电力装置。分布式光伏发电系统是一种高能效的发电方式，能够更大范围地提高组件的辐照面积，同时也能对配电网起到加强继电保护作用，从而保证光伏发电系统的长久与稳定运行。由于能源工业中的环境污染与能源消耗，世界各国不断加强合作，大力发展没有污染的绿色能源，为人类绿色低碳发展创造条件。光伏发电完全具备这样的特点，能够将普通的光照进行收集，形成人们所需的电能，这些都离不开光伏发电技术和并网技术的发展。

2光伏发电系统设备故障分析

2.1背接线板烧毁的故障

在光伏发电系统设备中，背接线板在实际工作过程中如果出现串联等线路问题，就容易出现被烧毁的情况，会对光伏组件的稳定运行造成一定的影响。背接线板中的高压二极管较脆弱，一旦出现损坏的情况，就很容易对光伏发电系统造成相应的影响，导致了其失去应有的作用。

被遮蔽的光伏组件很容易对其他光伏组件造成一定的影响，尽管在短时间内背接线板被烧毁不会对光伏发电系统设备的运行造成致命的影响，但是如果不能及时排查和处理其中出现的故障，在运行一段时间之后，会导致光伏组件出现热击穿的问题，严重情况下也会危害到工作人员的生命安全。

2.2背板接线盒烧毁的故障

（1）雷击在雷雨多发的季节，如果光伏发电设备中某个或某些组件出现了接地性较差的情况，那么组件在遭遇到雷击时，很容易出现反向电压超过组件承受荷载的情况，导致二极管被电流击穿，造成组件被烧毁的情况。当光伏发电系统附近出现雷击时，雷击的过程中会形成强大的累积电流，累积电流流向大地，导致在局部空间范围内形成较强势的能量电磁场。光伏发电系统中排布的设备和设备中的光纤组件通常使用串联的排布方式，在这种情况下，如果出现较大的封闭闭路，就会受到电磁场的感应，出现电流输出逆反的状况，导致感应电压超过了发电系统能够承受的额度，二极管就会被电流击毁。

（2）背板接线盒本身存在问题背板接线盒如果本身出现问题，也会导致背板接线盒烧毁。如果接线盒内部元件的焊接质量不过关，在长期运行的过程中，很容易出现二极管老化的情况，导致发热而出现背板接线盒损毁的情况。如果在接线盒安装过程中，选择的组件安装方法不恰当，或者安装人员存在疏忽，会导致导线受力脱焊或者续借的问题，导致出现接线盒损毁的情况。

2.3光伏组件隐裂的故障

光伏组件在运行过程中很容易出现隐裂的情况，导致光伏发电系统设备故障。大部分的光伏组件都具有晶体的特性，无论是在运输的过程中还是在存储的过程中，都很容易出现隐裂。与此同时，光伏组件在实际使用环节也很容易出现相应的裂缝，这会对光伏组件的使用寿命造成一定的影响，缩短了光伏发电设备的使用年限。

3提升光伏发电系统效率新技术的应用研究

3.1光伏发电并网控制技术的应用

分布式光伏发电系统是将多个光伏发电系统结合的一种发电方式，因此会有很多电源系统接入到电网当中，其电能来源也较为广泛，虽然这样能够让发电容量得到增加，但同时也增加了更多的电力通道，电力通道的增设就避免不了电缆长度的增加，这也就导致在运行期间容易发生更多的安全隐患。只有不断完善并网控制技术，才能让分布式光伏发电更加稳定，也能保证其运行的安全。在并网控制技术应用过程中主要需要对电压与频率进行控制，这种控制方法需要依靠并网控制系统的独立运转来实现，这是一种较为有效地控制电压与频率的方式。电能是由多个分布式光伏发电系统来提供的，因此在发电系统运转过程中需要利用并网控制技术对电网进行加强规范性管理，保证电网能够更加安全，也能让发电系统更平稳地运行。

3.2控制分布式光伏发电系统风险

分布式光伏发电因为其发电系统规模不同，因此产生一种家庭安装的发电系统，能够实现在家庭中进行安装，这也是广泛受到应用的一种分布式发电系统。这种发电系统在南方应用较多，因为其日照时间长，能够吸收更多的太阳能，但在家庭中安装分布式发电，需要严格按照安装要求进行安装，并对风险控制技术进行深入的研究，既要保证并网后电能质量，同时也要保证电能传输的稳定。并网技术的应用与研究可以用过规范性操作对发电系统存在的风险进行有效控制，比如在家装分布式光伏发电中大多都会将发电系统安装在房屋之上，而在并网时需要安装避雷针，这样能够有效控制光伏发电系统受到雷电的破坏。也可以运用监控设备对发电系统进行监控，这样能够及时发现发电系统存在的安全隐患，同时也能第一时间解决存在的问题，保证发电系统并网的稳定。

3.3直流偏离故障的控制

直流偏离故障是分布式光伏发电运行过程中经常出现的问题，这一问题主要是多种因素所形成的，因此会严重影响到发电系统运行的效率，如果驱动电路与控制电路运算所得到的结果不统一，这多半是发电系统逆变器的输出电压与直流分量出现问题，这就需要利用逆变器媒介与配电网进行结合，从而引发直流分量进入到配电网之中，这也是引起直流偏离故障的主要因素。只有通过并网技术对逆变器进行一定的控制，也要对驱动电路与控制电路进行及时的维护，让其统一，从源头解决直流偏离故障问题，也能有效控制分布式光伏发电系统的高效运行。如果出现了直流偏离故障也可以通过数个逆变器并联到电网之中，进而让直流分量与直流环量在数个逆变器中并存，从而达到对直流偏离故障控制的作用。

结语

合理地使用光伏发电系统，能够在很大程度上解决日常生活的用电问题。因此，需要不断地对光伏发电系统进行技术优化和应用管理，不断地排除光伏发电系统设备在运行过程中产生的故障，持续提升光伏发电系统的发电效率。

参考文献

[1]高长伟,郑伟强,朱宁,等.一种光伏发电系统的柔性功率输出控制策略[J].可再生能源, 2022,40(12):1666-1673.

[2]王振,吴继宗,郝杨,等.分布式光伏发电系统接入煤矿配电网设计与研究[J].煤炭工程,2022,54(11):53-56.

[3]张美玲,梁中豪,杨艳芳,等.用于独立光伏发电系统的混合储能控制方法[J].电力电子技术,2022,56(10):108-111,132.

基金项目：校级教改院部项目（CLXY-2021004），校级本科高校研究性教学示范课程（2022-SFYB05），

教育部产学合作育人项目（220505563212354）。