【摘要】隨著新興能源的開發(fā)與發(fā)展，其引起了人們的廣泛關(guān)注。太陽能是一種新興能源，這種能源可以再生，具有清潔性能，符合低碳經(jīng)濟以及綠色經(jīng)濟的發(fā)展要求，太陽能具備的這些特征引起世界的關(guān)注與探究。本文主要先分析小功率太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電技術(shù)的結(jié)構(gòu)特征，接著對于太陽能電池與電力系統(tǒng)的電網(wǎng)在應(yīng)用中存在的問題以及優(yōu)勢進行分析，再對于小功率太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電技術(shù)中的核心技術(shù)進行分析與探究，最后對世界與我國國內(nèi)的光伏發(fā)展現(xiàn)狀進行有關(guān)介紹。

【關(guān)鍵詞】小功率；太陽能光伏；并網(wǎng)發(fā)電技術(shù)

引言

隨著綠色能源、低碳能源理念的提出，人們對于綠色能源、可再生能源的關(guān)注熱情不減，尤其是在當今環(huán)境污染嚴重的情況下，綠色能源更是受到人們的親睞。在多種綠色能源中，太陽能是一種具備可以再生，具有清潔性能，符合低碳經(jīng)濟以及綠色經(jīng)濟的發(fā)展要求的能源。光伏發(fā)電技術(shù)的發(fā)展也在較大程度上解決了一些通信領(lǐng)域以及偏遠地區(qū)等特殊領(lǐng)域的用電需求，也使得太陽能的應(yīng)用性更加廣泛，太陽能逐漸受到人們的親睞。

1.小功率太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電技術(shù)的結(jié)構(gòu)特征

小光率的太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電技術(shù)的結(jié)構(gòu)主要包括：太陽能光伏電池、光伏并網(wǎng)逆變器以及控制器。光伏并網(wǎng)逆變器主要分為前級與后級，前級是DC/DC變換器，后級是DC/AC變換器。光伏電池是太陽能發(fā)電系統(tǒng)的重要組成部分，光伏電池主要是用以接受太陽光的輻射來蓄積能量，其對于發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電效率具有重要的影響。所說的控制器是光伏發(fā)電系統(tǒng)的關(guān)鍵部分，控制器在發(fā)電系統(tǒng)中具有核心作用，對于發(fā)電系統(tǒng)的運行進行管理、保護以及控制，保障發(fā)電系統(tǒng)可以運行穩(wěn)定與安全。光伏并網(wǎng)逆變器的前級DC/DC變換器主要的功能是將光伏電池中的低壓電變換到可以滿足負載要求的等級，與此同時對最大功率進行跟蹤。光伏并網(wǎng)逆變器的后級DC/AC變換器是光伏系統(tǒng)中的電源轉(zhuǎn)換器，主要的作用是將直流電變換成交流電的方式，這樣可以方便供給公共電網(wǎng)進行并網(wǎng)發(fā)電，也可以提供于交流負載的用戶使用。詳細如圖1所示[1]。

圖1 光伏并網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

2.探析小功率太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電技術(shù)的優(yōu)缺點

2.1 小功率太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電技術(shù)的缺點

小功率太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電技術(shù)的缺點主要表現(xiàn)在：首先，發(fā)電效率較低，這是一個亟待解決的技術(shù)問題。其次，光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的成本在造價上是較高的，前期投入成本大。再次，系統(tǒng)在發(fā)電時的運行工作會受到環(huán)境影響大。

2.2 小功率太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電技術(shù)的優(yōu)點

小功率太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電技術(shù)的優(yōu)點主要體現(xiàn)在：首先，并網(wǎng)逆變器具有最大功率點跟蹤技術(shù)，進而較大程度上提高了發(fā)電效率。其次，太陽能板產(chǎn)生的電能直接通過逆變器與大電網(wǎng)連接，這樣可以充分利用光伏系統(tǒng)所發(fā)的電力，減少了通過蓄電池放電方式的能量損耗。最為重要的一點是，太陽能光伏并網(wǎng)系統(tǒng)對于公用的電網(wǎng)在高峰用電期可以起到重要的洪峰調(diào)節(jié)作用[2]。

3.小功率太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電技術(shù)中的核心技術(shù)

3.1 光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的控制策略

在實踐應(yīng)用中主要采用的控制策略有：滯環(huán)控制策略、雙環(huán)控制策略以及空間矢量PWM控制的策略等多種控制策略。滯環(huán)控制策略主要的優(yōu)點是電流的響應(yīng)很快，系統(tǒng)輸出的電壓的電流波形不含有一種特定的次諧波。滯環(huán)控制策略主要的缺點是由于系統(tǒng)的功率器件的開關(guān)在頻率上不穩(wěn)定，這不穩(wěn)定因素大大增加了光伏系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)計上的難度。雙環(huán)控制策略對于電流的調(diào)節(jié)作用明顯，這種策略采用的主要是電壓以及電流環(huán)的控制方式來實現(xiàn)調(diào)節(jié)作用。另外雙環(huán)控制是具備固定的開關(guān)頻率的，但如果開關(guān)頻率不足夠高的話，電流響應(yīng)就會較慢?？臻g矢量PWM控制的策略是一種較為新穎的控制策略，主要是根據(jù)光伏系統(tǒng)的逆變器的空間電流來實現(xiàn)對于逆變器的控制，這種策略可以大大提高直流電壓的應(yīng)用效率。

3.2 MPPT控制

在國外很多的關(guān)于MPPT控制的研究主要集中在獨立的光伏電站上的MPPT控制上，并且取得了較多的研究成果。相較于國外的研究成果，我國在MPPT控制的有關(guān)研究還是較少的，光伏并網(wǎng)系統(tǒng)主要是由逆變器以及光伏的列陣兩部分組成，光伏并網(wǎng)的發(fā)電系統(tǒng)主要是通過DC-DC將直流變換器以及DC-AC逆變器這兩級的控制系統(tǒng)進一步實現(xiàn)對光伏陣列的MPPT控制[3]。

3.3 對于最大功率點的跟蹤電路的控制

由于太陽能電池是光伏系統(tǒng)中最為主要的是組成部分，對于光伏系統(tǒng)的運行來說其中有個關(guān)鍵點是太陽能電池中的最大功率點跟蹤。所謂的太陽能的電池的最大功率點跟蹤主要是指太陽能中的電池總是在太陽光照最為強烈的時候輸出最大電能，這樣可以大大提高對于太陽能的利用效率。由于太陽能主要是通過太陽能電板來吸收太陽的光熱，太陽能電池對于太陽能工作效率具有重要的影響力，當太陽能的工作時的電壓不同時，太陽能輸出的功率也將是大大不同的。現(xiàn)階段較為常見的對于太陽能的最大功率點跟蹤電路的方法是：增量電導(dǎo)法、固定的電壓法以及擾動的觀察法。

4.世界與國內(nèi)的光伏發(fā)展現(xiàn)狀

4.1 世界的光伏發(fā)展現(xiàn)狀

隨著低碳經(jīng)濟以及綠色能源理念的提出就受到世界上的各界人士的關(guān)注于研究，在各國研究界以及政府的推動，太陽能這種新能源得到較快的發(fā)展以及獲得較為普遍的推廣。對于重要組成部分的太陽能電池的生產(chǎn)產(chǎn)量也急劇增加，太陽能電池的增加幅度較大，尤其是隨著太陽能新型市場需求量的推動更是加快了太陽能電池的增長幅度。太陽能的新興市場主要是指中國、印度、美國等市場，太陽能發(fā)展較早的國家是德國、法國、意大利等歐洲發(fā)達國家。隨著世界太陽能市場的不斷拓展，太陽能各方面的技術(shù)獲得巨大的進步，太陽能的安裝成本也較大程度的降低。世界上的光伏產(chǎn)業(yè)總體上起步較早，技術(shù)研究較多并且應(yīng)用到實踐中進行推廣使用，發(fā)展較快，光伏市場發(fā)展較為成熟與穩(wěn)定。

4.2 我國的光伏發(fā)展現(xiàn)狀

我國的官府產(chǎn)業(yè)起步較晚，但發(fā)展速度很快。尤其是太陽能電池的產(chǎn)量的增長速度很快，在2007年我國的太陽能電池的產(chǎn)量已經(jīng)居于世界第一位，我國國內(nèi)市場對于太陽能電池的需求量也很大。光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展大大推動了我國的太陽能新能源的發(fā)展與進步，我國的政府部門對于光伏產(chǎn)業(yè)支持力度也較大，我國的新興能源在政府支持下以及居民能源理念的更新獲得較大的進步與發(fā)展。太陽能主要的組成部件是太陽能多晶硅片，在2008年我國在江西建立了世界上最大的對晶硅片的生產(chǎn)企業(yè)。我國的地域位置廣闊多樣，對于光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供較大的發(fā)展優(yōu)勢，我國也充分利用地域優(yōu)勢以及光熱優(yōu)勢促進我國的光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

5.結(jié)束語

通過本文的探究我們可以預(yù)見光伏發(fā)電在未來能源市場的廣闊前景，光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展可以在一定程度上緩解我國的能源危機，我國是一個人口大國，對于能源的需求量大，我國仍處于發(fā)展的初級階段，在國家發(fā)展的過程中各行各業(yè)對于能源的需求量也逐漸增多，能源輸出壓力較大，新能源的發(fā)展可以緩解我國的能源緊張現(xiàn)狀，值得進一步推廣與應(yīng)用。

參考文獻

[1]余運江，李武華，鄧焰，等.光伏并網(wǎng)逆變器拓撲結(jié)構(gòu)分析與性能比較[J].蘇州市職業(yè)大學(xué)學(xué)報，2010，21（1）：13-18.

[2]張立，李海濤，劉菊青，等.基于靜止坐標系空間電壓矢量三電平逆變器的控制策略[J].低壓電器，2010（15）：30-34.

作者簡介：李建春（1978—），男，云南昆明人，大學(xué)本科，工程師，主要研究方向：電子技術(shù)。