淺談太陽能光伏發電并網技術的應用

裴春娥

摘 要：經濟的快速發展使能源消耗量不斷增加，目前全球能源都面臨著非常緊張的態勢，在這種情況下，利用新能源可以有效的緩解當前能源緊張的局面。近年來，太陽能光伏發電技術得以越來越廣泛的應用，而且其技術也日益成熟，其作為新源應用技術的一種，為緩解當前電力的緊缺情況發揮了極其重要的作用。文中從光伏系統并網技術的設計入手，對采用光伏并網技術應考慮的問題進行了分析，并進一步對光伏并網系統的發電量進行了具體的闡述。

關鍵詞：太陽能；光伏發電；并網技術；設計；問題；發電量

前言

太陽能光伏發電是利用太陽電池組成光伏板，太陽電池由半導體材料組成，可以將太陽能轉換成電能，而利用太陽能光伏發電系統又可以將由太陽能電池產生的直流電轉換為交流電與電網耦合。近年來太陽能光伏發電技術在廣泛的應用過程中已日益成熟，而且其運行方式也開始向多樣化的方向發展，不僅可以獨立運行，而且還可以并網運行，為當前電力市場注入了新鮮的生命力，在保護環境的同時，也確保了充足的電能供應。

1 光伏系統并網技術的設計

1.1 子系統組成

光伏發電系統通常由光伏模塊子系統、直流配電監測系統和逆變器并網系統三部分組成，通過并網逆變器把所產生的三相交流電接到升壓變電器上，然后再將其接入電網中。

1.2 主設備選型

逆變器作為光伏系統并網技術中的主要設備之一，通常所選擇的單臺逆變器的容量越大，反而單位造價越低，但大容易的單臺逆變器一旦發生故障，則會給整個系統帶來較大的沖擊。因此在對并網逆變器進行選擇時，通常都是會根據光伏系統的實際情況來進行，選擇額定容量相適合的逆變器，而且還要具有相關的保護功能。另外還需要直流配電監測裝置，其將光伏電池組件直接與逆變器相連，實現對光伏電池內電流的監測，實現光伏發電系統穩定的運行，而且并網的逆變器也可以分散成獨立并網的形式存在。

1.3 升壓系統

在光伏發電系統中，由于并網逆變器產生的是380V交流電，其需要通過變壓器升壓后才能入網，所以需要選擇升壓變壓器，升壓變壓器的選擇由光伏發電系統的發電量決定，通常以箱型干式變壓器作為其選擇的標準。升壓變電站通常分上、下兩層進行設置，上層作為逆變室，將逆變器監控屏設置在內，而將下層作為配電室。升壓變電站內還需要高低壓進線柜，在選擇時以中置式空氣絕緣和低壓抽出式開關柜為主，同時還要有計算機監控系統，通過對升壓變電站的運行狀況進行有效的監測，不僅對發電量及電壓、電流及鐵心和線圈的溫度信息進行監測，同時還可以使多路逆變器在內部群控器的控制下進行同步運行，實現對多臺逆變器的投切進行控制器，可以有效的提高逆變器的使用壽命，降低低載損耗。

1.4 保護措施

在高溫情況下，升壓變壓器可以進行跳閘保護，在發生過電流和過電壓時高壓和低壓開關柜內的測控保護裝置則可以進行自動保護。而對于電壓過高、不足，頻率不穩等情況時，電容器開關柜內的測控保護裝置則會充分發揮作用。同時在低壓進線開關處還設有過流跳閘功能。當發生極性反接、孤島效應及負載過重時，在太陽能光伏系統中逆變器可以實現自動脫離，避免系統受到損毀。

1.5 防雷接地

雷電作為一種自然現象，為了有效的避免發生雷擊的可能性，則應在升壓變電站的屋頂及光伏電池組件上安裝環形避雷帶，通過獨立引下線來完成。同時還要在電氣設備上進行接地裝置的安裝，做好設備外殼的接地，這樣不僅有效的保證了設備的安全，而且也保護了操作人員工作的安全。

2 采用光伏發電并網技術應考慮的問題

2.1 電壓波動問題

光照強度影響著光伏發電裝置的輸出功率。光照強度受日照、季節、天氣等自然因素的影響會導致輸出功率不穩定。《電網若干技術原則的規定》中明確電壓允許偏差值范圍是-7%～+7%。在光伏發電系統應用過程中，需考慮瞬間從電網中脫離對系統電壓的影響。

2.2 諧波問題

利用太陽能光伏發電系統進行發電時，其所產生的電能為直流電，而且將直流電轉化了交流電的過程中，則會有大量諧波產生，因此為了有效的控制好畸變率，則需要進行必要的檢測。利用光伏發電并網系統時，將其產生的直流電并入電網時，則會導致電壓畸變率產生，但這時所產生的電壓畸變率還處于國家電網的標準要求范圍內，不存在超標的問題。但在電壓變入電流過程中由于在接入點會有大量的諧波疊加在一起，這時就極易導致畸變率超出國家規定的標準，所以進行實際檢測是必須進行的一個環節。

2.3 無功平衡問題

光伏發電系統在安裝適當的無功補償裝置后，能達到較高的電力功率因數，基本在0.98以上，接近純有功輸出。假如光伏發電系統經過逆變器并網升壓至10kv入網，要求系統入網側功率因數達到0.92～0.98，光伏發電系統應按裝機容量的60%配置無功補償裝置。

3 光伏發電并網系統的發電量

3.1 光伏電池安裝方向

在利用光伏發電系統進行發電時，其發電量的高低受到光伏電池朝向的限制，根據在實踐工作中的經驗表明，安裝在向南傾斜緯度角的光伏電池其所產生的發電量處于最高的水平，而安裝于其他方向的光伏電池其發電量則有不同程度的降低，所以在對光伏電池進行安裝時，需要對其安裝方向進行注意，確保實現發電量的最高。

3.2 光伏電池的溫升

光伏電池通常都是由晶體硅構成的，這種材料的電池在溫度超過27℃時，則溫度如果再繼續升高，則會導致功率發生一定的損失，而且每升高1℃，功率的損失則會增加。這就需要確保光伏電池在安裝過程中需要對其所處的環境進行考慮，確保其具有良好的通風，盡量避免導致溫度升高的因素發生，確保發電功率處于最佳水平。

3.3 輻射量

光伏電池的輻射量受到太陽光子分布的影響較大，在不同時段內太陽光子分布也不確定，所以必然導致太陽輻射量的不同，所以為了獲取使光伏電池組能夠最大程度的獲取太陽輻射量，則需要利用氣象臺提供的太陽輻射量，再根據光伏電池組的傾斜角度來對太陽輻射量進行估算。

3.4 光伏發電并網系統的效率

光伏電池組效率。光伏電池組在1kW/m2光輻強度下，直流實際輸出功率與理論輸出功率之比。光伏電池組在能量轉換與傳輸過程中的損失主要受光伏電池組串并聯損耗、溫度、連接電纜線損等影響。其中光伏電池組串并聯損耗約為4%，連接電纜線損約為3%，光伏電池對太陽光反射損耗約為6%。

逆變器的轉換效率。即交流輸出功率與直流輸入功率之比，約為90%。

入網傳輸效率。入網傳輸效率指系統輸送至電網的傳輸效率，主要受升壓變壓器性能影響。

4 結束語

近年來，對新能源的開發和研究力度在不斷加大，由于全球能源陷入緊缺的局面，對新能源的尋找變得更為迫切，而通過利用太陽能光伏發電技術可以有效的緩解當前電能緊張的狀況，隨著太陽能光伏發電技術的成熟，太陽能光伏發電系統能夠實現經濟和高效的運行，這對于促進經濟的快速發展，滿足社會能源的消耗需求都將起到極其重要的作用。

參考文獻

[1]陳燕東，羅安，謝三軍，等.一種無延時的單相光伏并網功率控制方法[J].中國電機工程學報，2012（25）.

[2]古俊銀，陳國呈.單級式光伏并網逆變器的無電流檢測MPPT方法[J].中國電機工程學報，2012（27）.

[3]馬建武，杜濤，雷亮.大型并網光伏電站的運行維護管理[J].河南科技，2012（14）.