淺析太陽能技術及其并網特性

陸冬

摘 要：作為一種效率高、成本低、無污染的新能源，太陽能擁有廣闊的發(fā)展前景和市場空間。面臨我國日益緊張的用電形勢以及國家節(jié)能減排政策的實施，開發(fā)和利用太陽能已成為必然趨勢。本文先是針對太陽能技術進行了概述，在此基礎上分析了太陽能接入電網的特性，希望能為我國新能源的應用和發(fā)展提供些許幫助。

關鍵詞：太陽能；技術；并網；特性

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.02.041

太陽能的推廣和發(fā)展，對于我國實施節(jié)能減排起到非常重要的作用。在國外發(fā)達國家，太陽能市場發(fā)展相對成熟，應用比較廣泛，尤其是在屋頂改造和利用方面取得了很大成效。而我國國內的太陽能開發(fā)和使用近年來也有了很大突破，并且隨著人們環(huán)保和節(jié)能意識的提高以及對太陽能商業(yè)價值的認識，未來的太陽能應用必然會有更大市場和發(fā)展空間。

1 太陽能技術概述

目前，針對太陽能技術的認定，主要通過技術原理進行分析，包括光伏太陽能和熱力太陽能兩種技術。

1.1 光伏太陽能技術

目前，光伏太陽能技術在我國市場上比較常見，比如漢能集團推出的家庭安裝的太陽能模塊屋頂就是典型例子。光伏太陽能技術主要就是利用光伏太陽能電池板產生電能，從而為人們所利用。光伏材料一般使用的是高純度硅，能夠轉化太陽能，當受到陽光直射時，硅表面光電子就會轉化為電流，將多個光伏材料進行連接就能夠形成一個太陽能電池單元，從而組成一個太陽能大電池板。所以，光伏太陽能技術就是指利用太陽能模塊組件中電池板進行能量轉化的技術。現階段，我國光伏太陽能技術主要應用在建筑物的設計方面，比如屋頂、窗戶以及封頂等，其中高樓集成光伏技術應用相對比較廣泛。同時，隨著科技的發(fā)展，一項被稱為集中光伏的太陽能技術受到廣泛應用，其采用透鏡或者反射鏡增加光照能量密度來的原理進行發(fā)電。作為一種可再生資源，光伏太陽能發(fā)電可以與其他發(fā)電方式結合使用，尤其對于光照豐富或者山區(qū)，可以大力發(fā)展這種新能源。

1.2 熱力太陽能技術

熱力太陽能技術是指通過多個不同鏡像系統(tǒng)來收集太陽能，將太陽能轉換成高溫熱能，然后傳輸到在線發(fā)電廠進行熱變發(fā)電。熱力太陽能技術可以有多種容量，大到系統(tǒng)級別小到社區(qū)級別，在缺乏光照的時候系統(tǒng)都可以利用存儲設備的熱能來產生電能，并且系統(tǒng)對于太陽能和電能的轉換效率比較高。溫度越高，能量轉化效率越高，同時熱存儲的效率也得到提升，所以，熱力太陽能技術對材料的要求也比較高，成本較大。當前，市場上比較成熟的熱力太陽能技術是槽式反射鏡技術，而熱能存儲效率較高且成本較低的是太陽能聚光塔技術。

1.3 太陽能的基本特性

一是地理特性。太陽能發(fā)電站需要適合的比較炎熱或光照充足的區(qū)域；二是時間特性。太陽能在時間上與負荷需求正好吻合，尤其是在夏天的用電高峰期，太陽能能夠減少傳統(tǒng)發(fā)電機發(fā)電量的需求，滿足電力系統(tǒng)運行的需要。三是天氣特性。由于太陽能受到天氣的影響較為明顯，在陰天或者雨雪季節(jié)太陽能的運行非常困難，需要采用存儲系統(tǒng)以及與其他發(fā)電方式互為補充，同時需要加大對太陽能設備的人力管理，做好相關存儲工作。

2 太陽能并網特性

太陽能和風能一樣，具有獨特的并網特性。作為一種可再生資源，受到天氣的不確定影響非常大，比如在夜間就不能利用太陽能，故而太陽能具有不連續(xù)性特征。由于能源系統(tǒng)需要依靠連續(xù)的能源供應，所以就需要對太陽能技術的并網特性展開研究。

2.1 熱力太陽能系統(tǒng)并網特性

熱力太陽能系統(tǒng)通常采用高比容的材料作為媒介，成本相對較低，同時可以降低高峰能源需求，將能源需求轉向非高峰時段。熱力儲能一般使用融鹽作為媒體，由于鹽本身的無毒、成本低、不易燃以及高比熱容的特性，使得熱能系統(tǒng)可以在和傳統(tǒng)電力系統(tǒng)兼容的溫度下進行熱能傳遞。不管是在高峰期還是在正常期都可以通過太陽能發(fā)電，熱力太陽能能夠方便以煤炭和天然氣為燃料的發(fā)電站的部署，能夠有效地通過傳統(tǒng)發(fā)電機與電網系統(tǒng)連接。并且，熱力太陽能的電能質量好、對電力系統(tǒng)的沖擊小，熱力學太陽能發(fā)電機無功功率可控性高，能夠保障電力系統(tǒng)動態(tài)電壓的穩(wěn)定。熱力太陽能系統(tǒng)的儲能裝置相對于一個后備能源，既能保障穩(wěn)定的輸出，又能保持發(fā)電機的電氣量始終與系統(tǒng)同頻，增加了對系統(tǒng)的慣性轉量支持。

2.2 光伏太陽能系統(tǒng)并網特性

光伏太陽能系統(tǒng)可以充分利用可重復充電的電池儲存多余的電能，比如利用鉛酸電池。同時要保證電池容量較大，減少循環(huán)次數，延長使用壽命。光伏太陽能系統(tǒng)將電池和光伏模塊進行連接，然后再接負荷。在光照滿足條件時，光伏模塊就會對電池進行充電。而需要供電時，電池就會對負荷供電。在光伏太陽能系統(tǒng)中需要用到充放電控制器，保證充電電池的正常運轉，防止充電或者放電過量。同時，為了將直流電轉換為交流電，還需要使用逆變器，保證光伏電能與傳統(tǒng)電廠發(fā)出的交流電特性相同，從而方便用戶將多余的能量反饋給電網。所以，對于安裝光伏太陽能系統(tǒng)的用戶可以在光照充足時賣掉多余的電能，而在光照不足或者夜晚時在使用來自電網的電能。由于不同用戶對功率和電壓的要求不一樣，可以根據實際情況制成單個或者串聯和并聯形式的太陽電池組件，以便于提高更大的電功率。另外，電池系統(tǒng)的效率和質量會隨著時間而出現下降的情況，故而光伏太陽能系統(tǒng)需要額外的成本和維護費用。同時光伏太陽能系統(tǒng)不具備無功功率調節(jié)的功能以及提供轉動慣量的支持給系統(tǒng)，所以需要安裝獨立的無功補償裝置和增加額外的儲能裝置。

3 結語

目前，能源存儲技術是應對新能源不連續(xù)性質的最好解決辦法，存儲單元降低了傳統(tǒng)發(fā)電的依賴性，提高了電力系統(tǒng)的靈活性。我們有必要采用多種發(fā)電技術相結合的辦法來提升發(fā)電的經濟效益和環(huán)保效益。然而，我國的太陽能技術的應用還處于起步階段，太陽能應用范圍小，規(guī)模小，主要還是被應用在熱水器和建筑設計方面。太陽能作為新能源開發(fā)和探索的核心部分，國家應該重視和支持太陽能技術的開發(fā)和利用，地方電力公司應制定新能源接入電網的可行性分析及系統(tǒng)改造升級計劃，保證太陽能在未來的良好發(fā)展態(tài)勢。

參考文獻：

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