【摘 要】光伏電網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)是最近幾年剛剛出現(xiàn)的一種新型的發(fā)電系統(tǒng)，這種系統(tǒng)在使用的便捷性和系統(tǒng)自身的功能上都有著十分大的優(yōu)勢，能夠很好的減少發(fā)電工作中電力的損失，也就減少了能源的消耗，所以該系統(tǒng)也日益受到了人們的關(guān)注和青睞。本文主要對該系統(tǒng)進(jìn)行簡要的分析和概述。

【關(guān)鍵詞】光伏并網(wǎng)；最大功率點(diǎn)跟蹤；孤島效應(yīng)

在我國的電力發(fā)展中，光伏發(fā)電是一種新型的發(fā)電技術(shù)，它能夠在工作中將太陽能直接轉(zhuǎn)化為電能，這項(xiàng)技術(shù)是在上個(gè)世紀(jì)80年代才在我國開始使用的，到了90年代明顯有了飛快的發(fā)展，同時(shí)隨著我國市場經(jīng)濟(jì)的出現(xiàn)和發(fā)展，該系統(tǒng)也逐漸走上了商品化的道路，最近幾年，我國的市場經(jīng)濟(jì)更是有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，所以這種發(fā)電系統(tǒng)和發(fā)電技術(shù)也擁有了更大的發(fā)展空間。

1.發(fā)電原理

太陽能光伏發(fā)電是依靠太陽能電池組件，利用半導(dǎo)體材料的電子學(xué)特性，當(dāng)太陽光照射在半導(dǎo)體PN結(jié)上，由于P-N結(jié)勢壘區(qū)產(chǎn)生了較強(qiáng)的內(nèi)建靜電場，因而產(chǎn)生在勢壘區(qū)中的非平衡電子和空穴或產(chǎn)生在勢壘區(qū)外但擴(kuò)散進(jìn)勢壘區(qū)的非平衡電子和空穴，在內(nèi)建靜電場的作用下，各自向相反方向運(yùn)動(dòng)，離開勢壘區(qū)，結(jié)果使P區(qū)電勢升高，N區(qū)電勢降低，從而在外電路中產(chǎn)生電壓和電流，將光能轉(zhuǎn)化成電能。太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)大體上可以分為兩類，一類是并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，即和公用電網(wǎng)通過標(biāo)準(zhǔn)接口相連接，像一個(gè)小型的發(fā)電廠；另一類是獨(dú)立式發(fā)電系統(tǒng)，即在自己的閉路系統(tǒng)內(nèi)部形成電路。并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)通過光伏數(shù)組將接收來的太陽輻射能量經(jīng)過高頻直流轉(zhuǎn)換后變成高壓直流電，經(jīng)過逆變器逆變后向電網(wǎng)輸出與電網(wǎng)電壓同頻、同相的正弦交流電流。而獨(dú)立式發(fā)電系統(tǒng)光伏數(shù)組首先會將接收來的太陽輻射能量直接轉(zhuǎn)換成電能供給負(fù)載，并將多余能量經(jīng)過充電控制器后以化學(xué)能的形式儲存在蓄電池中。

2.光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的基本構(gòu)成

光伏發(fā)電系統(tǒng)是利用太陽能進(jìn)行電力的生產(chǎn)，按照該系統(tǒng)和電網(wǎng)運(yùn)行的關(guān)系，可以將其分成兩大類，一類是獨(dú)立系統(tǒng)，一類是并網(wǎng)系統(tǒng)，前者經(jīng)常被用在電力生產(chǎn)條件較差的偏遠(yuǎn)地區(qū)。而在并網(wǎng)系統(tǒng)中，光伏發(fā)電系統(tǒng)能夠非常有效的提供有用功率，同時(shí)還能將生產(chǎn)的電能反饋給整個(gè)電網(wǎng)，在系統(tǒng)的運(yùn)行中要按照運(yùn)行的需要加入一定數(shù)量的蓄電池，這樣就能夠保證在光照不是十分充足的時(shí)候，電池能夠繼續(xù)保證其照明電力的供應(yīng)，但是該系統(tǒng)在運(yùn)行的過程中會受到很多來自于外界的干擾，為了保證系統(tǒng)能夠持續(xù)的按照額定功率維持電能的輸出，一般情況下都需要添加控制器來對電壓進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)，以保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行，所以該系統(tǒng)通常要由四個(gè)部分組成，首先是光伏電池，其次是變換器，再次是蓄電池，最后是控制器。在系統(tǒng)運(yùn)行的過程中變換器將系統(tǒng)發(fā)出的直流電進(jìn)行一定的處理之后變成正弦交流電，同時(shí)還要使用相應(yīng)的連接裝置將其并入到整個(gè)電網(wǎng)當(dāng)中，控制器在運(yùn)行的過程中對控制系統(tǒng)的最大功率點(diǎn)、逆變器輸出電壓的波形和功率進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)和控制，在控制器的制作中主要的部件就是芯片，根據(jù)其芯片的不同可以將其分為兩種形式，一種是單片機(jī)，一種數(shù)字信號處理芯片。

3.最大功率點(diǎn)跟蹤

在光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中，架設(shè)光照強(qiáng)度和溫度都已經(jīng)確定的前提下，電池陣列可以在不同的電壓下運(yùn)行，但是在這些電壓中只有在一個(gè)電壓下，電池陣列才能發(fā)揮出最好的效果，也就是我們通常所說的輸出最大的功率，這個(gè)點(diǎn)就被人們稱作最大功率點(diǎn)（MPP）但是在實(shí)際的應(yīng)用中光伏電池還會受到很多因素的影響，電池陣列在運(yùn)行的過程中電流市場會發(fā)生很大的變動(dòng)，這樣就會對陣列輸出的功率產(chǎn)生一定的負(fù)面影響從而系統(tǒng)功能的發(fā)揮也會受到嚴(yán)重的影響。

所以，在實(shí)際的工作中，應(yīng)該采取相應(yīng)的措施不斷調(diào)整光伏陣列的最大功率點(diǎn)，這樣就能夠更好的保證其能夠在運(yùn)行的過程中保持最大的輸出功率，從而也有效的提高了系統(tǒng)的工作效率。

最大功率點(diǎn)跟蹤是光伏發(fā)電的關(guān)鍵技術(shù)之一，各種算法已有許多文獻(xiàn)都進(jìn)行了討論。目前比較常見的方法有：固定電壓法、實(shí)際測量法、直線近似法、擾動(dòng)觀察法和電導(dǎo)增量法等。下面選擇其中討論較多的電導(dǎo)增量法分析其跟蹤實(shí)現(xiàn)原理與流程設(shè)計(jì)。

電導(dǎo)增量法是通過調(diào)整系統(tǒng)的工作電壓。使之逐漸接近最大功率點(diǎn)電壓來實(shí)現(xiàn)最大功率點(diǎn)的跟蹤方法。是基于P—U特性曲線性質(zhì)的自尋優(yōu)的過程。它能夠判斷出工作點(diǎn)電壓與最大功率點(diǎn)電壓之間的關(guān)系。光伏電池陣列的功率電壓曲線是一個(gè)單峰線，在輸出功率最大點(diǎn)，功率對電壓的導(dǎo)數(shù)為零，要尋找最大功率點(diǎn)，只要在功率對電壓的導(dǎo)數(shù)大于零的區(qū)域增加電壓，在功率對電壓的導(dǎo)數(shù)小于零的區(qū)域減小電壓，在導(dǎo)數(shù)等于零或非常接近于零的時(shí)候，電壓保持不變；當(dāng)電壓不變，電流增加時(shí)，增加工作電壓；在電壓不變，電流減小時(shí)，減小工作電壓。

4.孤島效應(yīng)與檢測方法

孤島效應(yīng)對整個(gè)配電系統(tǒng)及用戶端的影響主要包括下面幾方面：

（1）光伏系統(tǒng)的單相供電而造成三相負(fù)載的欠相供電問題。

（2）孤島區(qū)域的供電電壓和頻率不穩(wěn)定，損壞用電設(shè)備。

（3）孤島區(qū)域的線路仍然帶電，危及輸電線路上維修人員的人身安全。

（4）電網(wǎng)恢復(fù)供電時(shí)的相位不同步，干擾電網(wǎng)的正常合閘過程并損壞并網(wǎng)逆變器。

孤島效應(yīng)是光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中一個(gè)普遍存在的問題.而隨著光伏系統(tǒng)進(jìn)一步的推廣應(yīng)用，這一問題也日益突出。因此，如何能及時(shí)準(zhǔn)確地檢測出孤島效應(yīng).這是光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的一個(gè)關(guān)鍵性問題。在目前涉及光伏并網(wǎng)領(lǐng)域的國際通行標(biāo)準(zhǔn)中都有規(guī)定。逆變器直接并網(wǎng)。除了應(yīng)具有基本的保護(hù)功能外。都必須具有孤島檢測保護(hù)的功能，并且詳細(xì)規(guī)定了保護(hù)時(shí)間限制。

關(guān)于孤島效應(yīng)的檢測方法現(xiàn)在已有相當(dāng)多的研究討論，綜合起來說可以分為被動(dòng)式和主動(dòng)式兩類。被動(dòng)式是通過檢測并網(wǎng)電壓的幅值、頻率和相位等參數(shù)越線作為孤島檢測的判據(jù)，如電壓頻率檢測法、電壓諧波檢測法、相位偏移檢測法等。這類方法容易實(shí)現(xiàn)，但是在本地負(fù)載和并網(wǎng)逆變器輸出功率達(dá)到平衡時(shí)都會出現(xiàn)失效問題。因此。要達(dá)到IEEE標(biāo)準(zhǔn)中反孤島功能的要求，就必須和主動(dòng)式檢測方法結(jié)合起來使用。在主動(dòng)式檢測方法中，光伏逆變器主動(dòng)向電網(wǎng)發(fā)出一些較小的電流、頻率或相位擾動(dòng)信號，然后檢測線路上檢測點(diǎn)的電壓、頻率或相位。如果主電網(wǎng)未跳脫，在電網(wǎng)的等效無窮大電壓源效應(yīng)下，這些擾動(dòng)是無效的。

5.結(jié)束語

光伏發(fā)電是我國新能源技術(shù)發(fā)展的一個(gè)非常重要的表現(xiàn)，經(jīng)過了長時(shí)間的深入研究，相關(guān)人員發(fā)現(xiàn)，該技術(shù)在實(shí)際生產(chǎn)中發(fā)揮著越來越重要的作用，系統(tǒng)在運(yùn)行的過程中會受到很多因素的影響，只有在研究中將這些因素予以充分的考慮，才能更加有效的提高系統(tǒng)自身的性能，從而也能夠更好的為我國電力事業(yè)的發(fā)展貢獻(xiàn)力量，同時(shí)，可再生能源的應(yīng)用也十分有效的緩解了我國當(dāng)前資源緊張的狀況，促進(jìn)了社會的可持續(xù)發(fā)展。

【參考文獻(xiàn)】

[1]劉根凡，馮志力.利用VB制作PLC控制系統(tǒng)上位機(jī)監(jiān)控軟件[J].計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用，2001（19）.

[2]蔡琳潔，陶然，王衛(wèi)江.DSP與PC機(jī)串口的高速數(shù)據(jù)通信的實(shí)現(xiàn)[J].電訊技術(shù)，2001（04）.

[3]彭怡婷，張勝，申艷光.VisualBasic6.0中定時(shí)器控件的運(yùn)用[J].電腦開發(fā)與應(yīng)用，2001（07）.