太陽能發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

邢堯

摘要：本文將首先對于太陽能發(fā)電網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)容進(jìn)行介紹，其次從幾個不同的方面詳細(xì)分析了關(guān)于太陽能發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)，最后為了能夠防止其他外部環(huán)境對于系統(tǒng)的干擾和影響，筆者介紹了幾種比較重要的外部影響因素。

關(guān)鍵詞：太陽能;發(fā)電網(wǎng)系統(tǒng);關(guān)鍵技術(shù)

隨著世界能源的日益緊張，當(dāng)前很多的國家和政府都在研發(fā)一種比較新型的發(fā)電技術(shù)希望能夠取代傳統(tǒng)的能源使用，減少對于周圍的環(huán)境污染，當(dāng)前太陽能發(fā)電技術(shù)就是一種比較科學(xué)，新穎的發(fā)電技術(shù)，并且在使用的過程中對于自然的損害很低。

一、太陽能發(fā)電網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)容介紹

（一）太陽能并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)主要內(nèi)容

太陽能并網(wǎng)發(fā)電的主要工作原理在于機(jī)器在搜集太陽能之后不經(jīng)過一般的蓄電池直接在并網(wǎng)的逆變器中轉(zhuǎn)換為電流，將交流電輸送到電網(wǎng)中，目前我國主要的研究目標(biāo)是直流并網(wǎng)，這是目前很多可再生能源的研究方向，更是能源利用技術(shù)進(jìn)步的主要體現(xiàn)。主要的發(fā)電技術(shù)原理如下系統(tǒng)能夠在光生伏特效應(yīng)的作用下將太陽能的輻射能量轉(zhuǎn)換為可以使用的直流電能，在逆變器的作用下將交流電并入電網(wǎng)的發(fā)電系統(tǒng)，這個系統(tǒng)主要由光伏陣列和逆變器兩個部分組成。因?yàn)樘柲艿碾姵匕褰M成是比較靈活的。所以非常方便工作人員根據(jù)實(shí)際需求的不同對于太陽能版面進(jìn)行拆卸和組合，同時系統(tǒng)還兼顧防風(fēng)，防雨，防爆等多個功能[1]。

（二）太陽能發(fā)電系統(tǒng)的主要實(shí)現(xiàn)方式

從當(dāng)前太陽能電網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)所能夠?qū)崿F(xiàn)的實(shí)際經(jīng)濟(jì)效益來看，當(dāng)前的發(fā)電系統(tǒng)在能夠?qū)崿F(xiàn)同等經(jīng)濟(jì)效益的情況下，還具有清潔高效，低成本的特點(diǎn)。因?yàn)樘柲馨l(fā)電網(wǎng)在運(yùn)行的過程中主要利用的都是可以再生的能源，所以一般情況下都是不需要蓄電池進(jìn)行儲存的。這種供電的方式不僅可以減少對于周圍環(huán)境的污染，同時還能夠防止蓄電池對于環(huán)境的二次破壞，并且在工作的過程中系統(tǒng)能夠和周圍的建筑物實(shí)現(xiàn)高效的協(xié)調(diào)功能。

二、太陽能發(fā)電網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)

（一）干擾觀察法

這種技術(shù)方法主要的原理在于通過周期性的改變光伏排列方式去輸出電壓，根據(jù)每一個機(jī)組的輸出變化頻率去判斷光伏系統(tǒng)應(yīng)該輸出電壓的方向，保證輸出的功率能夠達(dá)到最大化。這種發(fā)電技術(shù)的技術(shù)要求不高，并且非常方便施工人員的操作，但是這種方法存在的比較大的缺點(diǎn)在于在最大功率進(jìn)行波動的時候，會損耗較大的電能，并且簡單的操作方式直接決定了機(jī)器的反應(yīng)速度是比較慢的，并且精度非常低。還需要注意的一點(diǎn)在于一旦外部的光照環(huán)境發(fā)生了較大的改變這種方法將會很難應(yīng)對[2]。

（二）通電增量法

通電增量法主要的工作原理是能夠比較光伏陣列中的電導(dǎo)增量和瞬時導(dǎo)值從而改變需要控制信號的方向并且對于最大功率進(jìn)行跟蹤記錄。相比于前一種方法這種方法的電導(dǎo)增量是比較強(qiáng)的，并且系統(tǒng)機(jī)器的反應(yīng)速度比較快，產(chǎn)生波動的幾率比較小，但是這種系統(tǒng)當(dāng)前存在的唯一缺點(diǎn)在于系統(tǒng)硬件對于自身傳感器的精確度要求較高，所以造價也就高于一般性的機(jī)器，這也是該方法目前還沒有普及利用的原因之一。

（三）保持電壓

恒定電壓追蹤的方法主要的工作原理在于能夠在不同的光照強(qiáng)度之下保證發(fā)電組件的輸出電壓是不變的，并且還能夠在這個過程中以最大的電功率輸出。但是這種工作的方式需要提供一個外部溫度比較穩(wěn)定的環(huán)境，但是在實(shí)際的工作中溫度肯定是不穩(wěn)定的，這也就會造成較大的電能損失，當(dāng)太陽能的外部溫度升高比較明顯時，伏安曲線可能和系統(tǒng)預(yù)先的工作電壓不存在交集，這也就會導(dǎo)致系統(tǒng)發(fā)生震蕩的情況。

為了能夠克服這種情況，工作人員需要控制溫度對于環(huán)境系統(tǒng)的影響，所以可以實(shí)現(xiàn)將光伏陣列在不同溫度下的最大功率指數(shù)記錄在控制體系中，當(dāng)控制器在工作的時候可以檢測出光伏陣列的溫度，從而選擇一個合適的電壓強(qiáng)渡。或者還可以在太陽能的發(fā)電系統(tǒng)中去增加一個和光伏陣列具有相似特性的光伏電池模塊，并且在運(yùn)行的過程中檢測開路的電壓，從而計(jì)算出在最大功率情況下太陽能系統(tǒng)的最大電壓特點(diǎn)，增加系統(tǒng)安全穩(wěn)定的性能[3]。

（四）抗孤島保護(hù)技術(shù)

首先孤島效應(yīng)的主要概念在于檢修人員在維護(hù)機(jī)器設(shè)備的過程中深陷對于自身造成損害的電源附近，這也就需要后面的并網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行電網(wǎng)頻率和電壓時時檢測的工作，同時在電網(wǎng)發(fā)生異常事故的時候能夠及時斷開工作連接。在很多的實(shí)際工作中逆變器的實(shí)際輸出電流和系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)需求總是存在一定出入的，或者部分系統(tǒng)的內(nèi)部電壓處于一個嚴(yán)重超標(biāo)的情況，所以為了能夠防止這種情況的發(fā)生，可以在系統(tǒng)中引入PWM逆變控制器，將載波的幅度能夠和電壓的變化相適應(yīng)，并且建立一個電壓控制的實(shí)際模型減少孤島效應(yīng)的發(fā)生頻率。

三、太陽能發(fā)電過程中的主要影響因素

太陽能發(fā)電系統(tǒng)在運(yùn)作的過程中因?yàn)橐玫氖莻鹘y(tǒng)的電網(wǎng)接入方式，需要在工作的過程中根據(jù)環(huán)境的變化做出適當(dāng)?shù)恼{(diào)度，這些影響主要分為以下幾個方面的內(nèi)容：

（一）光照環(huán)境影響

因?yàn)樘柲馨l(fā)電的主要來源是太陽提供的熱量，但是外部的太陽能畢竟屬于一個外部的因素，是處于一個時刻不穩(wěn)定的狀態(tài)，不僅受到地球自轉(zhuǎn)的影響還會受到外部自然天氣的影響，這些因素都會導(dǎo)致最終的輸出功率不穩(wěn)定，具有比較強(qiáng)的波動性。

（二）調(diào)峰能力影響

太陽能電網(wǎng)在工作的過程中需要時刻去調(diào)整電網(wǎng)中其他能源的組成電流，提供足夠的負(fù)荷去保證能夠完整發(fā)電，所以當(dāng)主系統(tǒng)受到天氣等外部環(huán)境影響的時候，需要其他部分能夠及時提供補(bǔ)償，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

（三）其他因素干擾

太陽能在將自然能源轉(zhuǎn)換為電能源的過程中可能會在電網(wǎng)中造成一定的各種擾動。因?yàn)榉植际降碾娫丛诓环€(wěn)定的情況下需要進(jìn)行不間斷的重啟活動，這也就會導(dǎo)致周邊的其他系統(tǒng)出現(xiàn)局部不協(xié)調(diào)的情況，非常有可能會直接或者間接地導(dǎo)致電壓出現(xiàn)閃變的情況。因此為了能夠維護(hù)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行通常都會在分布式的電網(wǎng)中設(shè)置大量的電力電子裝置防止電網(wǎng)中的電流或者電壓出現(xiàn)大規(guī)模的畸變，產(chǎn)生諧波污染的后果，當(dāng)這種情況出現(xiàn)在電子逆變器之中非常導(dǎo)致三項(xiàng)電流出現(xiàn)不穩(wěn)定，輸出功率波動的情況[4]。

四、結(jié)束語

綜上所述，太陽能發(fā)電技術(shù)當(dāng)前作為人類已知的最為方便的發(fā)電設(shè)備，具有高效清潔，環(huán)保等特點(diǎn)，隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，這種技術(shù)在未來一定會應(yīng)用于更多的行業(yè)，筆者希望能夠通過本文讓更多的讀者去了解太陽能并電網(wǎng)的主要技術(shù)原理。

參考文獻(xiàn)：

[1]黃宏章. 太陽能光伏發(fā)電逆變系統(tǒng)開發(fā)及并網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)研究[J]. 日用電器， 2017（8）：22-25.

[2]許獻(xiàn)岐， XUXian-qi. 船舶光伏發(fā)電并網(wǎng)及其關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用初探[J]. 電氣傳動， 2015， 45（8）：77-80.

[3]徐景杰. 分析太陽能光伏發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用[J]. 低碳世界， 2018（10）：74-75.

（作者單位：遼寧太陽能研究應(yīng)用有限公司）