摘 要：光伏發(fā)電是利用太陽(yáng)光照射到半導(dǎo)體材料的表面，產(chǎn)生光生伏特效應(yīng)，將光能直接轉(zhuǎn)化為電能的過程。目前，光伏并網(wǎng)發(fā)電技術(shù)的大規(guī)模推廣不僅受制于光伏電能成本高，而且受制于光伏發(fā)電質(zhì)量和電能可調(diào)度特性均較差，進(jìn)一步完善控制策略和控制技術(shù)是突破制約瓶頸的有效途徑。

關(guān)鍵詞：光伏發(fā)電;可再生能源;光電效應(yīng)

國(guó)務(wù)院總理李克強(qiáng)在全國(guó)政協(xié)十二屆三次會(huì)議的《政府工作報(bào)告》中談到，能源生產(chǎn)和消費(fèi)革命，關(guān)乎發(fā)展與民生，要大力發(fā)展風(fēng)電、光伏發(fā)電、生物質(zhì)能，控制能源消費(fèi)總量，加強(qiáng)工業(yè)、交通、建筑等重點(diǎn)領(lǐng)域節(jié)能。讓太陽(yáng)能業(yè)者為之一振。除此之外，今年兩會(huì)期間，光伏發(fā)電被提到前所未有的高度，大力發(fā)展光伏發(fā)電已成大勢(shì)所趨，而光伏發(fā)電設(shè)備市場(chǎng)也將迎來新的機(jī)遇期。兩會(huì)上，代表委員們對(duì)扶持光伏產(chǎn)業(yè)建筑一體化、分布式光伏發(fā)電免稅、促進(jìn)清潔能源發(fā)電有序發(fā)展、家庭光伏發(fā)電政策松綁等多個(gè)關(guān)乎光伏行業(yè)切實(shí)發(fā)展的問題進(jìn)行了提案，對(duì)于光伏設(shè)備質(zhì)量、補(bǔ)貼方式、技術(shù)創(chuàng)新等問題進(jìn)行了探討。

1.我國(guó)并網(wǎng)運(yùn)行光伏發(fā)電的發(fā)展現(xiàn)狀

2010年，全國(guó)建成1000個(gè)屋頂光伏發(fā)電項(xiàng)目，總?cè)萘繛?萬(wàn)kw，到2020年全國(guó)建成2萬(wàn)個(gè)屋頂光伏發(fā)電項(xiàng)目，總?cè)萘窟_(dá)到100萬(wàn)kW。廣東、江蘇和上海已制定規(guī)劃建設(shè)“光伏屋頂”，上海提出“10萬(wàn)屋頂計(jì)劃”，旨在使10萬(wàn)個(gè)屋頂安裝光伏發(fā)電裝置，每個(gè)屋頂利用30m2，全市總結(jié)300萬(wàn)m2，占上海全市屋頂面積的1.5%。同時(shí)，在甘肅、西藏和內(nèi)蒙古等建立并計(jì)劃建立多座大型沙漠光伏示范電站，包括敦煌10MW光伏并網(wǎng)發(fā)電項(xiàng)目，全球最大光伏電站一鄂爾多斯2Gw光伏電站等等，為我國(guó)屋頂光伏并網(wǎng)發(fā)電和沙漠電站技術(shù)的規(guī)模化發(fā)展積累了經(jīng)驗(yàn)。目前我國(guó)的小功率逆變器已經(jīng)與國(guó)外處于同一水平，但是在大功率并網(wǎng)逆變器上研發(fā)水平與國(guó)外差距較大。我國(guó)目前是光伏產(chǎn)品的制造大國(guó)和應(yīng)用小國(guó)，光伏市場(chǎng)和應(yīng)用仍然主要集中在歐洲，我國(guó)商業(yè)化的光伏電力市場(chǎng)剛剛啟動(dòng)，光伏發(fā)電僅僅停留在實(shí)驗(yàn)示范階段，市場(chǎng)份額不到l%。光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)主要包括太陽(yáng)能電池陣列，并網(wǎng)逆變器組成，并輔以相應(yīng)的中央集控系統(tǒng)。光伏并網(wǎng)發(fā)電技術(shù)關(guān)鍵在于并網(wǎng)逆變器，逆變器性能的改進(jìn)對(duì)于提高系統(tǒng)的效率、可靠性，提高系統(tǒng)的壽命、降低成本至關(guān)重要。隨著電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)和現(xiàn)代控制理論的進(jìn)步不斷改進(jìn)，逆變技術(shù)正向著頻率更高、功率更大、效率更高、體積更小的方向發(fā)展。

2.太陽(yáng)能光伏發(fā)電并網(wǎng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

首先，要考慮子系統(tǒng)的組成。光伏發(fā)電系統(tǒng)主要由光伏模塊子系統(tǒng)、直流配電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和逆變器并網(wǎng)系統(tǒng)組成，而子系統(tǒng)是相對(duì)獨(dú)立的;其次，對(duì)主設(shè)備進(jìn)行選型。當(dāng)前逆變器的容量和單位造價(jià)是成反比的，容量大的逆變器對(duì)整個(gè)系統(tǒng)有影響。適當(dāng)選擇過電壓等相應(yīng)的保護(hù)功能。為了保證光伏發(fā)電系統(tǒng)的穩(wěn)定和安全運(yùn)行，可以將逆變器分散為獨(dú)立的并網(wǎng)形式;然后，制定升壓方式。并網(wǎng)逆變器產(chǎn)生的380V交流電需要升壓入網(wǎng)，光伏發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電量決定了升壓變壓器電壓比和額定容量，最好選擇箱型干式變壓器作為首選;第四，還有設(shè)計(jì)一套測(cè)控保護(hù)裝置，以對(duì)產(chǎn)生的過電壓和過電流等現(xiàn)象進(jìn)行保護(hù)。在發(fā)生了諸如孤島效應(yīng)時(shí)，逆變器可以自動(dòng)脫離;最后，便是要考慮防雷接地問題。在采用全戶內(nèi)型的升壓變電站的屋頂和光伏電池組件上安裝設(shè)有獨(dú)立引下線的環(huán)形避雷帶可以有效避免雷電打擊。光伏電站應(yīng)在光伏電站并網(wǎng)點(diǎn)內(nèi)側(cè)設(shè)置易于操作、可閉鎖、且具有明顯斷開點(diǎn)的并網(wǎng)總斷路器。應(yīng)在逆變器功率輸出匯集點(diǎn)設(shè)置易操作、可閉鎖、且具有明顯斷開點(diǎn)、帶接地功能的開斷設(shè)備。選用的光伏逆變器應(yīng)通過國(guó)家認(rèn)可資質(zhì)機(jī)構(gòu)的檢測(cè)或認(rèn)證。光伏電站內(nèi)需具備直流電源和UPS電源，供新配置的保護(hù)裝置、測(cè)控裝置、電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)裝置等設(shè)備使用。線路保護(hù)應(yīng)能在光伏電站線路發(fā)生短路故障時(shí)，線路保護(hù)快速動(dòng)作，瞬時(shí)跳開相應(yīng)并網(wǎng)點(diǎn)斷路器，滿足全線故障時(shí)快速可靠切除故障的要求。

3.太陽(yáng)能光伏電站并網(wǎng)技術(shù)

光伏電站并網(wǎng)運(yùn)行必須在多個(gè)方面需要滿足電網(wǎng)要求，其中包括電能質(zhì)量、功率和電壓調(diào)節(jié)功能、電網(wǎng)異常情況下的保護(hù)特性等，發(fā)送電能的質(zhì)量，必須在諧波、電壓偏差、電壓不平衡度、直流分量、電壓波動(dòng)和閃變等方面應(yīng)滿足國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。并網(wǎng)逆變器在單機(jī)并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，一般電流紋波較小，但在多機(jī)并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，由于逆變器輸出電流紋波的同相疊加，可能引起總電流諧波超標(biāo)或電網(wǎng)諧振，造成電網(wǎng)供電質(zhì)量的下降，因此必須對(duì)光伏逆變器的控制策略進(jìn)行改進(jìn)，并在電網(wǎng)合適節(jié)點(diǎn)位置配置阻抗濾波以改善電能質(zhì)量。調(diào)度部門對(duì)于不同規(guī)模的光伏電站有不同的要求，大型和中型光伏電站應(yīng)具有有功功率調(diào)節(jié)能力，并能根據(jù)電網(wǎng)調(diào)度部門指令控制其有功功率輸出。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)光伏電站有功功率的控制，光伏電站需要安裝有功功率控制系統(tǒng)，要求能夠接收并自動(dòng)執(zhí)行電網(wǎng)調(diào)度部門遠(yuǎn)方發(fā)送的有功出力控制信號(hào)，并根據(jù)電網(wǎng)頻率值、電網(wǎng)調(diào)度部門指令等信號(hào)自動(dòng)調(diào)節(jié)電站的有功功率輸出，確保光伏電站最大輸出功率及功率變化率不超過電網(wǎng)調(diào)度部門的給定值，維護(hù)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。大中型并網(wǎng)光伏電站應(yīng)具備一定的耐受電壓異常和系統(tǒng)頻率異常的能力，避免在電網(wǎng)電壓或頻率異常時(shí)脫離，引起電網(wǎng)電源進(jìn)一步損失。對(duì)于小型光伏電站，根據(jù)國(guó)家電網(wǎng)公司光伏電站接人電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定（試行）要求，當(dāng)并網(wǎng)點(diǎn)處電壓超出規(guī)定的電壓范圍時(shí)應(yīng)停止向電網(wǎng)線路送電;當(dāng)并網(wǎng)點(diǎn)頻率在49.5～50.2Hz范圍外時(shí)應(yīng)在0.25內(nèi)停止向電網(wǎng)線路送電。

4.結(jié)束語(yǔ)

在太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)中，最基本的環(huán)節(jié)就是太陽(yáng)能的店址，要想提高整個(gè)系統(tǒng)的效率，一定要先提高太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換效率，使其輸出功率的效率達(dá)到最大。太陽(yáng)能具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，其開發(fā)利用在二十一世紀(jì)已經(jīng)得到了長(zhǎng)足的發(fā)展，而且在世界能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)移中將會(huì)承擔(dān)重要的責(zé)任，成為二十一世紀(jì)后期的主導(dǎo)能源。

參考文獻(xiàn)：

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