光伏發電并網關鍵技術及對策探究

朱翠麗

摘要：伴隨著家庭、企業與農業、集團與區域等獨立光伏發電系統的安裝，特別是當光伏發電量多余時，并入公共電網并需要核算供應電量成本時，并網技術無法完全滿足公共電網運行安全性與可靠性要求，且存在核算成本困難等問題。

關鍵詞：光伏發電；并網技術；對策

1太陽能光伏發電并網技術概述

太陽能資源，具有自身的優勢，其在光伏發電并網技術中，減少了發電機的使用量，降低了環境污染，而且在光照較強的地區，可以提前預測出太陽能的狀態。太陽能光伏發電并網技術的應用逐漸成熟，同時也推進了此項技術的應用發展。并網技術的未來發展，一來要注重太陽能的利用效率，積極滿足用戶的各類用電需求，科學的擴大太陽能光伏發電并網的規模，促使光伏發電并網技術，能夠高效的利用太陽能，提高電能并網的效率；二來在并網發展中，保護好電能的環境，把控好諧波干擾，同時預防動態干擾，有效監測諧波和干擾，注重并網系統的清潔度，維護并網系統在電網中的可靠性，促進并網技術的優質化發展。

2光伏發電及并網技術

2.1光伏發電

光伏發電本質上是利用陽光照射光伏組件。在光伏效應下，電勢由電荷聚集產生，最后轉化為電能。以分布式光伏發電系統為例，該系統由太陽能電池箱、直流配電柜、控制器、逆變器和交流配電柜組成。每個部分都有不同的功能，其中逆變器和太陽能電池板是最重要的。在設計中，太陽能電池板需要串聯，所有的電池組件都有效地組裝在一起，以獲得更大的電壓，以確保輸出要求完全滿足。由于光照和溫度等因素的影響，外界條件的變化將對光伏發電的效率產生重要影響，因此整個控制過程的隨機性較強。此外，光伏輸出直流電源必須在正常應用前轉換為交流電源。光伏發電技術也具有快速變化和小功率的特點。如果要應用到生產和生活中，應該采取一些措施。

2.2光伏發電并網技術

目前光伏發電系統從規模上主要分為集中式和分散式兩種，其并網技術要根據系統結構、系統特點和實際需求來研究確定。

2.2.1集中式并網技術

集中式并網是指光伏發電電能直接輸送給公共電網，由公共電網經過統一調配后供用戶使用。整個過程與大電網保持單向電力交換，且電壓等級在10kV以上。集中式發電系統一般由幾千個光伏組件、光伏開關站等構成。充分利用廣袤的農田、荒漠地區豐富和相對穩定的太陽能資源構建大型光伏電站，接入高壓輸電系統供給遠距離負荷使用，這就是集中式并網發電。集中式發電規模很大。以某40兆瓦農業光伏（應用于農作物）項目為例，其總規劃用地面積為1090畝，共分為40個單元，每個發電單元布置4532塊光伏組件，建有35kV開關站一座，建成后預計年均上網電量達5200多萬千瓦時。一般情況下，集中式光伏發電需要依賴長距離輸電線路送電入網，由于供電量較大，也是電網的一個較大的干擾源，存在著電壓跌落、輸電線路損耗、無功補償等問題。大容量的光伏電站由多臺變換裝置組合實現，這些裝置協同工作、信息系統、遠程處理等技術尚不成熟。為保證電網安全，大容量的集中式電量接入需要有LVRT（低電壓穿越）等功能。LVRT是指當光伏電站并網點電壓跌落時，光伏電站能夠保持并網，甚至向電網提供一定的無功功率，支持電網恢復，直到電網電壓恢復正常，從而“穿越”這個低電壓時間（區域）。這樣才能保證公共電網穩定性。

2.2.2分布式并網技術

分布式并網是指光伏發電對電力負荷的直接分配，如果電力過剩或不足，則將其連接到大電網進行調節。整個過程是與大電網雙向交換的。分布式光伏發電的主要組成部分有：（1）太陽能電池組件；（2）保護裝置；（3）電路；（4）逆變器；（5）電網接口。其中，太陽能電池組件是光伏系統的核心部件，其作用是將太陽能轉換為電能。反相器是一種將直流電轉換成交流電的裝置。由于太陽能發電到DC，大部分實際應用過程中的負荷是交流負荷，因此DC到AC負荷使用這種裝置，并且可以連接到國家電網供電。在分布式系統的并網技術中，電的產生和使用共存。對于發電而言，地面站將促進剩余電力轉換，接入配電網，實現區域性地方消費原則，而不是公共電網。根據配電網潮流方向的變化來調整，反向流動造成額外的損失，而相關的保護需要重新設置，變壓器的變壓器需要不斷地更換。裝配電壓和無功調整控制技術及防止短路的設備。配電網能量管理系統需要在大規模供電接入條件下進行負荷協調管理。它對這兩種轉換設備和通信提出了新的要求，而且系統更加復雜。在設計分布式光伏系統時，關鍵是要把系統與公共電網連接起來。在設計電網接口時，要關注光伏（PV）系統電網接口特性（國家標準GB/T20046-2006）中的關鍵指標，使得系統設計規范，并網性能優良。

3光伏發電并網問題解決對策

3.1主設備

太陽能光伏發電并網的主設備，是實現系統運行的關鍵。本文以并網逆變器為例，分析主設備在太陽能光伏發電并網技術中的運用。并網逆變器，其為系統的核心，并網逆變器選擇時，不能僅僅選擇容量大的設備，要結合太陽能光伏發電并網系統的實際情況，保障并網與并網逆變器的匹配性，才能提高并網逆變器的工作效率。在并網逆變器工作時，還要提供直流配電監測，用于維護并網逆變器的安全度，同時并網逆變器連接到太陽能光伏電池組件，而且逆變器能夠分散光伏發電并網系統，以獨立的形式存在，維護光伏發電并網系統的可靠性。

3.2升壓系統

光伏發電并網技術，通過太陽能轉化的交流電，額定電壓是380V，經過升壓系統處理后，才能并入到電網內。升壓系統是光伏發電并網的重要組成，其在應用的過程中，要配置升壓變壓器，按照光伏發電并網系統的實際發電量，選擇可用的升壓變壓器，例如：箱型干式變壓器，確保升壓系統的穩定性。在光伏發電并網技術中，升壓變電站，更為兩層結構，上層是逆變室，監控逆變器的安全運行，下層是配電室，為升壓系統提供電能支持，升壓變電站中，科學的配置高、低壓進線柜，引入計算機監控系統，實時監督升壓變電站的工作情況，升壓變電站的監控，與逆變室監測同步，維護太陽能光伏發電并網技術的工作效率。

3.3保護措施

太陽能光伏發電并網技術運行過程中，受到高溫因素的影響，存在著跳閘的風險，尤其是高、低壓開關柜，遇到過電流、過電壓時，就會出現調整，由此，在太陽能光伏并網發電系統內，安裝自動化的保護裝置，監控并網系統的具體情況，預防組件破壞[3]。例如：并網逆變器的自動保護方面，并網系統中，有負載、孤島等問題時，并網逆變器會在保護裝置的作用下，實現自動化的脫離，保護了光伏發電并網系統的安全性。

3.3防雷系統

防雷系統的應用，專門解決太陽能光伏發電并網技術中的雷擊問題。并網系統遇到雷擊時，破壞面積很大，必須全面落實防雷系統，規范防雷接地，以免并網系統遭遇雷擊破壞。例如：變電站等構筑物的屋頂，安裝避雷裝置，常見的避雷裝置有避雷帶，采用環形安裝的方式，獨立設計引下線，促使并網系統中的電氣設備，合理接地，而且電氣設備要實行外殼接地，特別是變壓器，積極提升并網系統防雷的水平，全方位的保護光伏發電并網技術，提高太陽能的應用效率。

4結論

由于社會發展導致能源損耗量不斷增加，因此人們對于新能源的開發和利用也越發迫切，通過應用太陽能光伏發電技術，對于緩解緊張的電能應用情況具有重要作用，而且隨著此項技術的不斷發展和成熟，必然能夠實現發電系統更加高效和經濟的運行，從而為社會發展提供更多的能源資源，滿足社會的持續發展需求，并進一步實現對能源資源的節約。

參考文獻：

[1]郭佳佳，呼和，郭繼旺.太陽能光伏發電并網技術的應用分析[J].科技風，2016，（02）：88.

[2]陳炯亮.太陽能光伏發電并網技術的應用現狀與對策[J].黑龍江科技信息，2015，（25）：95.endprint