探讨光伏发电并网以及技术分析

探讨光伏发电并网以及技术分析
发表时间：2018-10-19T09:18:15.713Z 来源：《电力设备》2018年第16期作者：李青菊周辉翔
[导读] 摘要；随着我国科学技术的不断发展,能源节约意识的日益正确,光伏并网发电系统的应用越加广泛。

(青海省绿色发电集团股份有限公司青海西宁 81000)
摘要；随着我国科学技术的不断发展,能源节约意识的日益正确,光伏并网发电系统的应用越加广泛。

核心是利用半导体材料的光电效应，将太原光能转化为电能供人们使用；而光伏发电并网则是将光伏发电系统所产生的电力能源通过电流变换、升压、频率转变等技术处理，合并至大电网中，以便统一的进行光伏发电管理。

下文以光伏发电并网为题，简要的探讨了相关技术现状以及未来发展趋势，为了解光伏发电有关内容给出参考。

关键词：光伏；发电；并网；技术；现状；未来
1 光伏发电及光伏并网简介
光伏（photovoltaic）全称为太阳能光伏发电系统（solar power system），顾名思义是一种将太阳能转化为电能的一种新型发电方式，其原理是半导体材料（如硅）所产生的光电效应进行能量转换。

按照光伏发电聚集方式可以将发电系统分为集中式的发电系统以及分布式的发电系统两种类型，而根据其运行方式又分为并网运行和独立运行。

并网运行即光伏发电并网，是发电系统的一种规模运营方式，通常是将本地发电网络以“微网”的方式并入到电网系统中来，从而实现统一化管理，并网运行具有较好的经济效益，是未来光伏发电网络发展的大趋势。

光伏发电时一种清洁绿色能源，是国家能源利用的重要组成部分，随着相关技术和成本的不断降低，未来光伏发电会扮演更加重要的角色，下文将从广发发电并网技术和发展等方面进行相关内容的论述。

2 光伏发电并网相关技术介绍
就目前而言，从发电规模和发电使用方式的角度而言，光伏并网技术可分为集中式并网以及分离式并网，其中集中式并网多见于大型光伏电站（如荒漠光伏电站），与大电网之间进行方向单一的电力传输；分离式的并网类型多见于小规模的光伏系统（如社区类型的光伏并网系统），由于其发电量相对较少，往往与大电网交换式双向的，富余的电力可以直接用于分配、而不足的电力则需要大电网进行适当的补充。

光伏发电并网一般需要经过发电子系统电力采集、电力升压的过程才能并入大电网，其中涉及到了并网逆变控制技术、升压技术、保护技术等。

其中并网逆变控制技术是通过逆变器发挥作用的，逆变器具有交直流电转换、自动启停功能、最大功率跟踪控制功能、电压调整等功能，是有效利用太阳能、控制存储电池以及系统保障的关键设备，以最大功率跟踪控制技术为例，主要依据太阳辐射强度以及芯片运行情况予以控制的，通过构建一定的数学模型（随着电压增加，输出功率呈现出先增后减的曲线特征），尽可能的保障光伏发电组件始终运行于最大功率附近（MPPT），从而提升光伏利用率。

升压技术，主要是对即将并入大电网的子系统电压进行升压操作，本文建议使用箱型干式变压器进行升压处理，借助于计算机监测系统实时监测升压变压器电压情况，同时为了提高运行效率，计算机监控系统也会对逆变器进行多路同步处理，有效提升了逆变的工作效能，再通过一定的控制技术，对于实现负载均衡、减少逆变器损耗都是有一定帮助的。

保护技术，则是整个并网系统中各个模块功能保护技术，如过压保护、跳闸保护、过流技术应用等，除此之外，在一些露天设备上还建议进行接地处理，避免设备受到雷击损坏。

与此同时，在并网过程中还需要通过一定技术手段解决由于光照的不稳定性引发的电压波动技术问题；在光电能量转换和升压过程中出现的谐波技术问题（由光伏电池存储的直流电通过逆变器转化为与大电网频率一致的正弦波电流由此引发的谐波干扰）。

总之，光伏并网过程中会涉及到大量的技术应用内容，既包括包括核心的最大功率跟踪控制技术、逆变控制技术、直交流电转变技术、升压技术、也包括外围的并网稳定性控制技术以及安全保障技术等等，由此可见，光伏并网技术是一个体系性技术集合，需要各层技术予以保障实施，相信随着未来技术的进步、太原能资源利用水平的提高，光伏并网技术还会有更广泛和深入的应用。

3 光伏发电并网未来展望
3.1 光伏发电技术的不断成熟
光伏发电的核心组件应用技术——多晶硅提纯技术，长期被国外巨头所垄断，光伏发电成本一直高居不下，随着我国自主研发能力的不断提升以及配套政策的强力支撑，相信未来一定会被我国技术团队所突破，实现光伏发电成本的大幅降低，为大规模应用奠定技术基础。

而光伏发电并网技术，如逆变器的发展，从二十世纪五六十年代正弦波逆变器的起步、先后经历了大容量逆变器、集成微电子控制技术逆变器、到当前智能化、高可靠性、高效能逆变器的大发展，光伏发电并网的核心设备有了长足的进步，整个并网过程的可控性、能耗比、稳定性较之从前都有了极大的发展，光伏发电必然会成为未来能源结构中的重要组成。

3.2 光伏电站与产业大融合
光伏电站需要大量的土地，面对日趋紧张的用地资源，未来光伏电站建设必然与其他产业实现相互融合，以实现集约化的土地应用。

例如，可以进行层次化的土地利用，在地表可以种植农作物、高层安装错落式的光伏发电设备，提升土地使用效率；还可以将光伏电站直接与一定的用电产业相结合减少电力并网、运输、电力配置等资源消耗，当然这种直接利用的方式投入较大，需要成规模的运营；另外为遵循我国当前生态环境建设发展需求，在废弃的土地上（如废弃的矿区、污染区）架设光伏设备，实现生态的恢复。

总之，光伏发展进行产业化的运营必然是光伏产业发展大趋势。

3.3 高可控制的光伏发电
受限于技术条件以及资金等资源的限制，当前在利用光伏发电过程中，能源消耗较高，对于并网光伏的精细化控制能力还存在不足，一些分离式的光伏并网效果仍不理想，随着技术条件的不断成熟，未来光伏发电以及并网控制必然会展现出新的面貌，一方面、电力控制能力、控制化水平、光伏收集和存储能力必然会有大幅度的提升；另一方面，未来光伏发电应用不仅仅是通过并入大电网进行统一的调配处理，在一些条件相对特殊的区域如偏远山区、孤岛等地区，可以采取更为灵活的光伏发电控制，进行单独运营，发挥其重要的作用。

4 结束语
综上所述，光伏发电并网涉及到了诸多的关键技术，随着相关技术的不断成熟，未来光伏发电必将给我国电力应用领域带来新的生机和活力。

参考文献:
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