太阳能光伏发电并网策略研究

太阳能光伏发电并网策略研究

孔繁玉

身份证号：150125*****7204213   内蒙古自治区呼和浩特市  010000

摘要：随着全球变暖，温室效应日益严重，人类面临巨大的挑战。传统化石燃料的燃烧使大气中的二氧化碳含量越来越高，让温室效应更加严重。为了应对日益严重的气候变化问题，各国都在积极开发和利用新能源。我国作为世界上最大的发展中国家，为了解决能源短缺问题，近年来大力发展新能源发电。太阳能发电就是一种重要的新能源发电方式，太阳能具有清洁、环保等优点，受到了人们的广泛关注。

关键词：太阳能；光伏发电；并网

1 光伏发电概述

光伏发电系统由太阳能电池、逆变转换装置、蓄电池等多个部分构成，根据需要安装光伏电池板后，电池能够感受光吸收，通过化学能产生自由移动带电离子，在自由闭合电路中移动，进而产生电流。相较于传统能源，太阳能具有环保优势，取之不尽、用之不竭，发电过程不会产生污染，可以更好地维持生态平衡。而太阳能分布在各地，依靠光伏发电装置进行转换，需要安装的设备种类相对较少，形成的光伏列阵结构简单，在安装和检修维护方面投入较少，因此在应用推广方面拥有明显优势。现阶段，光伏发电技术已经在居民日常用电、小区照明、工业生产、航空航天等多个领域得到了应用，可以与风力发电、水力发电等方式形成互补，有效提高能源利用率的同时，为区域正常供电提供保障。

2太阳能光伏发电的并网技术分类

2.1逆流型

逆流型太阳能并网发电系统是市场上较早的清洁能源解决方案。光伏电池在提供电能的同时也可能存有剩余，通过逆变器和并网保护装置来调节功率，可提高剩余存储电能的利用率，为其他负载所用，作为电力系统的电能补充。当太阳能电池难以满足负载用电量时，则从电力系统中获取电能供给，适用于工业与家庭用电等多种场景，是较为普遍的并网方案之一。

逆流型并网技术可以将电能直接输入电网，相当于节约了电能中转的存储设备，那么也将减少蓄电池再释放过程的消耗，故而投建成本相对较低，且能量消耗较小，间接降低了系统的运维和投资成本。这种不带蓄电池的逆流型并网发电系统更加适用于住宅家庭用户，但是对于用电量较大的商业体或工业产区并不实用。以某分布式光伏发电项目为例，其开发总量为300 MW，每年可提供3.88亿kW·h清洁电力，同比减排968万t的CO2，节能减排效益显著，但是也仅用于分布式发电的普通用户。

2.2 混合型

混合型并网系统是在光伏发电基础上引入其他电能，如燃料电池或风力发电等与电力系统并网，其中太阳能光伏发电利用风能进行补充是较为常见的供储能方案之一，以风能作为持续发电的主要供电设备时，光伏发电的共享能源则可以作为补充能源为供电设备提供协助电能的补充作业。由于风能发电受到气候环境变化的影响更为严重，所以光伏发电的储能方案具有更加稳定的配电补充作业优势，可以为缓解电气设备弃风状态下的能源供给增加电能消纳，达到平滑风电输出的积极效果。

以某风储交流耦合“平滑与消纳”共享发电应用场景为例，风力发电机组采集能源后传输到“风光互补”控制器中，光伏矩阵发电机组同时将采集能源汇总后传入储能设备，再通过电网逆变器支持并网供电需求，以中央调控的核心系统作为分配组织单位，在风能不足、供给不足的情况下补充光伏能源供给。当超出“共享”电池最大承受范围的能源供给时，再次启用风能发电持续供电。安徽风储交流耦合“平滑与消纳”共享发电项目中，配置了20 MW/20 MW·h的储能设备，阳光电源为该项目提供整套储能系统解决方案，支持35 kV交流侧耦合储能的共享电能需求，极大程度地缓解弃风状态下的电能补充需要，满足电能供给的消纳需求，实现平滑风电输出的积极效果，进而增强了电网持续供电的稳定性。

2.3切换型

切换型并网发电系统由光伏电池、并网逆变器、切换器等设备组成。正常运行状态下，电力系统与光伏发电系统各自独立运行，当光照不足、阴雨天气、夜间、电池储能消耗殆尽等情况下，则切换器选择以电力系统作为负载供电。那么切换型并网发电系统的蓄电池容量则可以适当下调，初期建设成本也可以适当压缩。还有一种是自运行模式下的切换型并网系统，适用于灾害状态下调节光伏发电系统的供给负载。系统自带并网保护装置，可以对供电功率进行调节。当某地区遇到自然灾害而无法使用常规电网系统供电时，带有蓄电池的切换型并网设备可以为临时通信、道路指示、加油站等设施提供电源。

在某光储项目中，选择了73.7 kW·h电池容量、30 kW/73.7 kW·h的储能设备、50 kW的光伏并网逆变器等设备，可满足居民社区、大型商业区，以及大规模工业区的并/离网储能，适合在事故灾害中提供紧急供电。切换型并网发电系统同时适用于微电网系统和光伏自发自用等应用场景，是提高光伏能源利用率的主要并网发电措施之一。

3光伏发电并网的优化策略

3.1 提升电网运行效率

(1）加强对电力系统电压波动和频率波动问题的监测。电力系统的电压和频率都会受到天气、光照等各种因素的影响，必须加强对这些因素的监测：首先，应该建立并完善电压和频率监测系统，在光伏发电并网的过程中，对这些因素进行全面和实时的监测，并且根据监测数据制定相应的解决措施；其次，应该加强对电压和频率波动的预警工作，在光伏发电并网过程中，电压和频率会受到各种因素的影响，如果发现电压和频率异常变化，要及时进行调整，以保证电力系统各个节点电压和频率的稳定性。

(2）加强对电网运行过程中功率供需不平衡问题的研究。在光伏发电并网过程中，功率供需不平衡问题比较突出，如果不能及时解决，会使电力系统处于失衡状态。因此，应建立功率供需平衡系统，以该系统为基础，加强对电网功率供需不平衡问题的研究，并且制定相应的解决措施，

(3）加强对光伏发电并网关键技术的研究。在光伏发电并网过程中，受到各种因素的影响，可能会出现一些问题，对此，加强对光伏发电并网关键技术的研究和改进：首先应该根据光伏发电并网技术的研究结果，制定相应的解决措施；其次应该加强对光伏发电并网技术应用环境的改进，使技术能够更好地为电网运行服务。

3.2加强谐波控制

研究发现，在光伏发电系统中不仅有基波，还有谐波，在控制逆变器输出电流时，要考虑谐波的影响。目前，光伏发电系统的谐波控制主要有直接电流控制、无功功率注入和电流跟踪三种方法。在光伏发电并网时，可以在三相四线制系统中增加无功补偿设备，如电容器。应用电容器能够减少谐波污染，但为此需要接入大量的电容器，会影响电力系统的稳定性和电压调节能力。

目前，我国常用的无功补偿装置为静止无功补偿器（STATCOM），其具备较高的功率容量、良好的动态特性、较强的控制能力和可调节性，能够在一定程度上解决谐波污染问题。因此，我国将STATCOM作为光伏发电系统的重要控制装置。

4结语

随着全球气候变暖，对新能源的利用也越来越广泛，太阳能作为一种新型清洁能源，因其取之不尽，用之不竭的特点，越来越受到人们的重视。从光伏发电技术的发展情况来看，随着光伏发电技术的不断成熟，光伏发电并网技术也不断成熟。目前，光伏发电作为一种新型清洁能源技术，在人们生活中的应用越来越广泛。但是光伏发电并网也存在一定的问题，这就要求相关人员加强研究，不断完善相关技术。

参考文献：

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[2]杨海寿.光伏发电并网对电网运行的影响与对策[J].集成电路应用,2021,38(03):72-73.

[3]王亮明,苗权.光伏发电与并网技术分析[J].现代工业经济和信息化,2020,10(11):41-42.