浅析光伏发电并网技术

浅析光伏发电并网技术

曹忠伟

广西龙源风力发电有限公司  广西 南宁 530317

摘要：随着我国社会经济和科学技术发展的脚步逐渐加快，在新能源发电中光伏发电就是其中一种，光伏发电利用光伏电池将太阳能转化为电能，然后将电能输送到电网中，再经过电网将电能分配到用户。光伏发电会对电网产生影响，需要进行并网处理。

关键词：光伏发电；并网技术；策略

引言

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。

1光伏发电并网关键技术概述

光伏发电是指通过光伏电池将太阳能转化为电能，再通过并网装置进行传输，从而为用户提供电力。在光伏发电并网过程中，最关键的是要保证直流电和交流电的稳定。在直流电的控制中，主要使用无差拍控制技术、PQ控制技术及SPWM控制技术。在交流电的控制中，主要使用双PWM调制技术，即同时使用恒频控制和高频PWM控制两种方法。在光伏发电并网过程中，需要将交流电转换为直流电，然后再传输到电网。在这个过程中，直流电和交流电存在相互转化的关系。为了保证电网和光伏发电系统之间的协调性和一致性，需要采用SPWM控制技术进行处理。SPWM控制技术是一种基于SPWM调制方法的新技术，主要通过改变频率来完成对逆变器的控制。光伏发电并网的过程中，会产生一些谐波，为了保证电能的质量，需要采用无功补偿技术进行并网处理。主要采用的无功补偿技术是PQ补偿技术，主要通过改变功率因数来进行无功补偿，可以避免谐波的产生。当采用PQ补偿技术时，需要对电网频率进行跟踪处理。在光伏发电并网时，要根据电网电压的大小选择合适的直流电压发生器和相关频率，还要对电网电压和负载电流进行分析，在分析过程中需要用到并网检测技术、最大功率点跟踪技术等关键技术。

2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。

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。

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。

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[10]。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

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光伏发电并网技术的发展趋势

目前，光电技术已成为一种具有太阳能优势的高洁净能源发电方式。但由于我国的光伏发电技术起步较晚，在气候变化、价格昂贵、逆变器产生谐波干扰等诸多问题的情况下，光伏发电技术仍需完善。随着人们对太阳能的深入研究、科学技术的不断发展以及计算机网络技术的飞速发展，将使太阳能光伏发电的问题得到更全面的解决，同时，并网的太阳能发电也必将在全球得到广泛应用。然而，关于光伏并网技术的研究仍需进一步探讨，尤其是在转换与控制方面。所以，对光伏并网技术的控制进行深入的研究，在转换方面也应寻求更好的解决方案。

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。

参考文献

[1]丁鹏飞.分布式光伏电站电气设备的选型和设计[J].光源与照明,2018(3):106-108.

[2]李荣洲.光伏发电与并网技术的优势及应用要点分析[J].节能与环保,2019(7):30-31.

[3]石磊.光伏多功能并网逆变器迭代SMC+LADRC电流内环控制策略研究[J].智慧电力,2018,51(4):107-114.