光伏发电并网技术的应用分析

光伏发电并网技术的应用分析

吕会会

(国网枣庄供电公司山东枣庄277000)

摘要：光伏发电并网的主要作用是将太阳能转化成电能，通过逆变器的作用将其传送到电网，最终实现电力能源的供应。光伏发电并网的各种技术要素非常多，从结构上来看十分复杂，此项技术的关键点是对太阳能实现转化，解决电能消耗问题，将清洁型能源更多地应用于生产生活中，在此过程中光伏并网技术作用重大，因此加强系统的运行环境控制是必要的。

关键词：光伏发电；并网技术；应用

1太阳能光伏发电并网技术概述

太阳能光伏发电是太阳能光伏发电并网的前提。太阳能光伏发电主要采用高纯度硅材料制成的太阳能电池板，白天吸收太阳辐射，光电子在硅材料表面接收到光能后会被激活，形成电流后储存在电池。依据有没有作为储能装置的蓄电池，可以将其系统具体分为两种，即可调度式并网光伏发电系统和不可调度式并网光伏发电系统。前者带有储能装置，能够使系统实现不间断供电，而后者在主电网发生断电时，系统对电网的供电工作会自动停止。在并网方面，还应关注并网光伏发电系统在电能质量、功率、孤岛保护、电压保护、频率保护、电网恢复等方面的具体要求，实际应用中需要引起高度重视。

2并网光伏发电系统基本结构

在并网光伏发电系统的基本结构中，包括了光伏电池阵列、功率追踪器、蓄电池组、逆变器和交流负载、交流电网等多个部分。其中，逆变器可以把光伏电池板产生的直流电能转化成为与电网电压同相且同频的交流电，实现电网和光伏发电系统的连接作用。目前来看，作为具有重要作用的逆变器存在五大发展趋势，首先是拓扑结构越发简单，生产成本逐渐减低，体积逐渐变小；其次，是允许的直流电压输入范围逐渐增大；接着是其对软开关技术的应用逐步加强；然后是对于多电平逆变器的应用渐渐增多；最后是三相并网逆变器的逐渐发展。现阶段，一般的并网光伏发电系统具有三个特点，一是光伏发电系统的输出会受到温度、光照等相关环境因素的较大影响，输出功率会因此产生变化，具有一定的不稳定性和不可调控性；二是光伏系统的生产成本较高，系统多采用MPPT（最大功率点跟踪）技术，电网对于光伏电能的吸收和利用要求较高；三是系统本身只对有功功率予以提供。

3并网光伏发电系统的关键技术

3.1并网逆变器的控制技术

并网逆变器是整个并网光伏发电系统中实现光伏系统与电力系统连接的重要装置，因此，并网逆变器控制技术意义重大。该技术的中心控制方法主要采用PID控制方式，即利用电流实现控制。PID控制技术有效地使整个光伏并网发电系统始终处于一个动态的运转形式，实现了系统内部电流的不断传输，这样保证了电网和光伏并网装置中的电流统一，对逆变器连接时可能产生的缺陷也进行了适当弥补；另一方面，它有效维持了系统中的整体电压，促进了整个并网光伏发电技术中的最佳功率形成。

3.2最大功率点跟踪技术

所谓最大功率点跟踪技术，是分析整个并网光伏发电系统所处的环境，再依据当地的温度、湿度以及光照等自然气候因素，可调节性地调节并网，这个过程中要以发电系统的自身情况作为基准绘制过程图，进而以这些数据作为基本参照，追踪并网光伏发电系统的功率情况。需要说明的是，最大功率点跟踪技术直接影响整个并网光伏发电项目的运行效果，在日常运用中主要有扰动观察法和电导增量法。扰动观察法是指记录好系统受到扰动后电功率的变化情况，然后以此确定系统的最大功率发生位置，同时能够显示电压变化，进而达到发电扰动的效果，实现对整体功率状态的跟踪。电导增量法是利用变化量与瞬间电导数据的变化，列举出光伏列阵中的一些曲线变化并得出峰值，该峰值是这个并网光伏发电系统的最大功率点。

3.3光伏发电并网技术

3.3.1集中式并网技术

集中式并网是指光伏发电电能直接输送给公共电网，由公共电网经过统一调配后供用户使用。整个过程与公共电网保持单向电力交换，且电压等级在10kV以上。集中式发电规模很大，一般由几千个光伏组件、光伏开关站等构成，充分利用广袤农田、荒漠地区的丰富和相对稳定的太阳能资源构建大型光伏电站。以某40兆瓦农业光伏（应用于农作物）项目为例，其总规划用地面积为1090亩，共分为40个单元，每个发电单元布置4532块光伏组件，建有35kV开关站一座，建成后预计年均上网电量达5200多万千瓦时。一般情况下，集中式光伏发电需要依赖长距离输电线路送电入网，由于供电量较大，也是电网的一个较大干扰源，存在着电压跌落、线路损耗、无功补偿等问题。为保证电网安全，大容量的集中式电量接入需要有LVRT（低电压穿越）等功能。LVRT是指当光伏电站并网点电压跌落时，光伏电站能够保持并网，甚至向电网提供一定的无功功率，支持电网恢复，直到电网电压恢复正常，从而“穿越”这个低电压时间（区域），这样才能保证公共电网稳定性。

3.3.2分布式并网技术

分布式并网的运行方式是用户侧自发自用、多余电量上网，即光伏发电对电力负荷直接分配，如果电力过剩或不足，则将其与配电网进行能量双向交换。分布式光伏发电的主要组成部分有太阳能电池组件、逆变器、保护装置、电网接口等。其中，太阳能电池组件是核心部件，其作用是将太阳能转换为电能。

在分布式系统的并网技术中，电的产生和使用共存。对于发电而言，地面站将剩余电力转换，接入配电网，实现区域性地方供给。对于使用而言，根据配电网潮流方向的变化，反向流动时相关的保护需重新设置，因此需要装配电压和无功调整控制及防止短路的设备。在设计分布式光伏系统时，关键是要把系统与公共电网连接起来，在设计电网接口时，要关注光伏系统电网接口特性（国家标准GB/T20046-2006）中的关键指标，使得系统设计规范，并网性能优良。

3.4并网发电功率预测

并网发电功率的预测技术可以提前预测并网系统可能受到的干扰，很大程度上维护系统的供电能力。在对并网发电功率进行预测时，一般有直接和间接两种方式。所谓直接方式是直接针对干扰因素采取措施，从而杜绝干扰因素的影响。间接方式则是把所有可能对并网系统影响的因素都进行有效控制，达到提高电能转化率的效果，有利于全面开展整个电力系统的功率预测。

3.5安全保护技术

电力系统若发生安全事故，会带来巨大的人力、物力和财力损失。因此，对并网光伏发电系统进行安全保护十分必要，最主要的安全保护就是防止光伏倒送电现象发生。一般采用相应的应用技术展开仿真模拟实验，并对实验中整个并网光伏发电系统的反馈数据加以观察分析，预测光伏发电系统日后具体运行中可能会出现的不良情况，然后结合情况制定应急处理方案，进而实现对并网光伏发电系统的安全保护。

4结论

综合所述，并网光伏发电系统是当下电力发展科学领域需要加以重视的一个部分。国家的发展离不开电力建设这一项基础工作，并网光伏发电项目本身有着良好的环境适应能力，同时与传统的电力供应系统建设成本更低，具有很大的发展空间，相信能够为我国电力事业发展提供巨大推动力，更加促进我国经济的进一步发展。

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