光伏發電與并網技術分析

董強

（天津濱海機電設備制造有限公司，天津 300000）

1 光伏發電并網技術的基本概述

光伏發電并網技術，其實質就是指將光伏發電系統利用科學合理的方式并入電網的技術。光伏發電并網技術的基本原理是將太陽能組件產生的直流電在并網逆電器的的作用下轉化為符合國家電網各項要求與標準的交流電，再將其并入公共電網中。現階段，并網發電系統主要有兩種技術類型，一種是帶蓄電池的技術，另一種是不帶蓄電池的技術。帶蓄電池的技術，具有良好的可調度性，能根據實際要求的不同進行并網操作或退出操作，并且還具有電源功能。不帶蓄電池的技術則不具有可操作性與可調度性，所以，在國家的大型系統中應用頻率較高。光伏發電并網系統的主要構造有以下幾大部分組成，即太陽能電池陣列部分，并網逆變器部分以及相應的中央集控系統。在微網中運行，利用低壓配電網能有效接入超高壓的大電網系統中，是光伏發電系統最主要的特點。

圖1 光伏并網發電系統圖

2 光伏發電的優點分析

光伏發電主要是將太陽能資源轉化為電能資源，所以光伏發電具有明顯的清潔優勢，并且實際轉化過程簡單高效，所以，光伏發電還具有高效節能和環保的優勢。另外，由于太陽能資源是可再生資源，并且分布范圍廣，所以光伏發電無明顯的地域限制，并且可再生，所以儲量豐富。同時，光伏發電的設備體積小，生產簡單便捷，能充分替代部分不可再生資源的作用。

3 光伏發電與并網技術分析

3.1 太陽能電池技術

光伏發電技術的核心與關鍵是光伏電池。光伏電池經歷了好幾代的變更與創新，第一光伏電池的主要原料是硅，在應用技術不斷完善與應用范圍不斷提升的共同作用下，第一代光伏電池原料的成本卻一直未能得到明顯的降低。第二代光伏電池的主要原料則是在襯底鋪上非硅材料，主要目的是降低電能的耗損。此方式使得光伏電池原料的成本得到了明顯的控制與降低。之后，光伏電池的原料則為繼晶體硅和薄膜電池，在設計理念與科學技術的完善下，有力地提升了光伏的轉換效率。

3.2 光伏陣列最大功率跟蹤技術

該技術的功率輸出主要是利用非線性傳導模式進行的，同時，與周圍的光照情況、自然環境以及負載方面都有不同程度的關系。

3.3 太陽能聚光光伏技術

當太陽照射到地球表面，就會出現大量的能源損耗，在聚光光伏技術的作用下，則能對太陽照射過程中的能量耗損進行有效的降低，由此提高人們對太陽能資源的利用率。該技術主要是將太陽光聚集在聚光電池上，從而確保太陽的輻射強度得到有力的提升，最終實現降低生產成本投入的根本目標。聚光光伏技術的主要設備是聚光器，它能對太陽能進行充分的加熱，當其到達一定溫度標準后則能轉化為光熱能，再將其發射到太陽能的電池上，實現光能與電能的科學轉換。

3.4 孤島效應檢測技術

孤島效應，主要是指當電網系統出現故障時，供電會中斷，但是，光伏并網發電系統卻在運行，并且是以負載電壓的模式進行供電，從而形成了自給自足的孤島模式。如果不加強對孤島效應的監測，會使得供電系統中的電壓與電頻無法控制，直接損壞用戶的相關設備，并且威脅工作人員的生命安全。

3.5 太陽能光伏發電并網電流控制技術

逆變器在并網技術中主要起控制作用，在逆變器的作用下，直流電能科學轉為交流電。設置逆變器，根本目標是對電力諧波進行科學的降低，從而確保電壓供應的效率明顯地提高，由此保障電流輸入環節與輸出環節的科學性與穩定性。光伏發電并網電流控制技術，主要應用目標是對電力總諧波的失真率進行科學控制與有效減少，而電流控制策略的好壞直接影響著變換器控制系統的實際運轉情況。

3.6 光伏發電與并網施工技術

首先，準備工作，主要是開展定位放線工作，對支架的基礎構建進行科學的焊接，同時，安裝電池板的支架以及太陽能電池板等設備，再安裝電器工程并進行調試并網操作等。其次，在開展全面施工前要對光伏屋面進行徹底的清理，保障施工現場用電的安全性，同時，按照安裝圖紙的要求進行安裝操作，確保施工的安全性與規范性。另外，安裝太陽能電池板之前要對其進行嚴格的檢驗，確定太陽能電池板無質量問題，并準確測量開路電壓。進行匯流箱安裝時，安裝操作前要進行嚴格的檢查。在安裝過程中，要充分保障安裝的穩定性與電纜之間距離的安全性。在橋架安裝方面，要先對橋架的外形進行檢查，保障其符合設計要求，并且用螺栓進行連接固定。最后，調試并網操作，要先對系統的性能進行檢測和調整，確保各個設備都能正常啟動與運轉，并且光伏發電系統的各項參數都能得到監控軟件的全面監控，待調試運行合格后，才能進行并網操作。

4 光伏發電與并網技術的應用要點

4.1 諧波方面

利用光伏發電與并網技術，能將太陽能資源轉變為電能，并且還能在電網中進行電能接入。但是，在實際的并網過程中，并網系統中的電流、頻率以及相位都要與電網系統具有一致性。然而，在并網與電網相互作用的影響下，會產生不同程度的諧波污染問題。我國現階段針對諧波有著明確的規定（見表1），所以在光伏電網并網技術中，要根據國家相關部門對諧波的具體數據要求開展諧波危害評估工作。在進行正式并網之前，要確保諧波電流檢測的合格性，如果明顯存在諧波干擾問題，則要結合實際干擾程度，及時安裝濾波器等設備對諧波干擾問題進行科學的消除。

4.2 電壓波動方面

在光伏系統中，光照強度對輸出功率有著十分重要的影響。光照條件強烈，光伏系統的輸出功率則較大，而光照較弱，輸出功率則較小，甚至會出現無輸出功率的情況。所以，設備故障問題、天氣的問題以及光照強度等方面的因素都會對光伏系統的輸出功率造成不同程度的影響。對光伏系統中突然切機過程中的電壓影響計算工作，不僅要確保計算的精準性與全面性，還要對電壓的波動做好清晰詳細的記錄，在補償處理中，要充分結合電壓波動的具體情況，確保電壓波動值不高于1%。

表1 電網諧波電壓限制數據

4.3 無功平衡方面

如果光伏系統中的功率因素超過0.98，這時光伏系統則是純有功輸出狀態，而光伏系統中分層分區就地平衡原則要求，光伏系統必須保證具有無功補償，由此才能確保光伏系統符合公共電網的各項要求，降低線損，提高電能供應的實際質量。所以，在實際的工程中，要在充分考慮公共電壓的具體情況以及各項用電負荷情況的基礎上開展無功平衡設計工作，提供無功平衡的合理性。

5 結語

光伏發電與并網技術，不僅能實現對太陽能資源的科學轉換，降低對不可再生資料的消耗，同時，還能降低對自然環境的污染與破壞，同傳統類型的能源開發技術相比，具有明顯的應用優勢。所以，加強對光伏發電與并網技術的研究與應用，可以為社會經濟的可持續發展提供有力的保障。