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摘要：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國(guó)的工業(yè)化進(jìn)程已經(jīng)基本完成，國(guó)家和人們對(duì)電量的需求也越來(lái)越高，但是，當(dāng)前我國(guó)最主要的供電模式還是火力發(fā)電，給環(huán)境造成了很大的污染。本文從大容量并網(wǎng)光伏電站的運(yùn)行原理出發(fā)著手進(jìn)行論述，指出了大容量并網(wǎng)光伏電站存在的主要問(wèn)題，進(jìn)而指出了解決大容量并網(wǎng)光伏電站存在問(wèn)題的具體方法以及大容量并網(wǎng)光伏電站技術(shù)發(fā)展的前景。

關(guān)鍵詞：大容量；并網(wǎng)；光伏電站技術(shù)；火力發(fā)電；水力發(fā)電

建設(shè)大容量并網(wǎng)光伏電站是有效利用太陽(yáng)能發(fā)電的有效方式，與離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)相比，大容量并網(wǎng)光伏電站能夠有效的省去蓄電池當(dāng)作儲(chǔ)能的環(huán)節(jié)，利用大功率點(diǎn)跟蹤技術(shù)有效的提高系統(tǒng)運(yùn)行的效率。由此可知，大容量并網(wǎng)光伏電站技術(shù)的發(fā)展前景非常廣闊。

一、大型并網(wǎng)光伏電站的運(yùn)行原理

大容量并網(wǎng)光伏電站是由一個(gè)或者多個(gè)基本單元組合而成，每一個(gè)單元的容量大約為0.3-1.0MW。在這其中，大面積的光伏陣列組件在經(jīng)過(guò)光電轉(zhuǎn)換之后利用匯流器把直流電分給了逆流部分，然后由逆變器和濾波裝置轉(zhuǎn)換成滿足電能質(zhì)量要求的交流電，經(jīng)過(guò)變壓器升壓后實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)。利用逆變器進(jìn)行有效的控制，調(diào)節(jié)光伏陣列的輸出電壓對(duì)MPPT進(jìn)行控制，在大容量的并網(wǎng)光伏電站中，每一個(gè)單元的逆變器既可以是單臺(tái)的，也可以是多臺(tái)并聯(lián)的[1]。

和小容量的并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)相比，大型的并網(wǎng)光伏電站的運(yùn)行具有自己獨(dú)特的特點(diǎn)[2]。首先，大容量并網(wǎng)光伏電站的發(fā)電系統(tǒng)的光伏陣列面積非常的大，組件性能有很大的不同，這主要是因?yàn)樯a(chǎn)廠家與電池型號(hào)具有不同的光伏陣列差別，同時(shí)也是受實(shí)際運(yùn)行條件不同導(dǎo)致的組件的溫度以及日照強(qiáng)度的影響。其次，大容量并網(wǎng)光伏電站的發(fā)電系統(tǒng)的并網(wǎng)逆變器的容量非常的大、型號(hào)非常的多樣化，一般采用的是多臺(tái)低壓逆變器的組合方式，由變壓器升到中高壓并網(wǎng)的一種方式。之所以采用多臺(tái)逆變器組合的目的是為了加大系統(tǒng)的冗余度，同時(shí)通過(guò)低光照實(shí)現(xiàn)逆變器的高轉(zhuǎn)換效率。最后，大容量并網(wǎng)光伏電站的發(fā)電系統(tǒng)可能會(huì)對(duì)當(dāng)?shù)氐碾娋W(wǎng)造成一些不利的影響，像電能質(zhì)量的問(wèn)題以及功率輸出不穩(wěn)定引起的電壓波動(dòng)等問(wèn)題[3]。

二、大型并網(wǎng)光伏電站的發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中存在的主要問(wèn)題

（一）組合光伏陣列中的多峰值特點(diǎn)

大容量的并網(wǎng)光伏電站因光伏組件的差異會(huì)導(dǎo)致大面積的光伏陣列呈現(xiàn)與單個(gè)光伏電池或者小面積的光伏陣列不一樣的輸出特性，而且不同極值點(diǎn)的大小會(huì)隨著光伏組件工作環(huán)境的變化而發(fā)生改變，導(dǎo)致常規(guī)的MPPT技術(shù)不能獲得全局最大的功率點(diǎn)。當(dāng)前，我國(guó)的大部分大容量并網(wǎng)光伏電站人員還沒(méi)有充分的認(rèn)識(shí)到這個(gè)因素對(duì)大容量并網(wǎng)光伏電站的發(fā)電系統(tǒng)的正常運(yùn)行的重要性，在實(shí)際的工作中仍然采用的是常規(guī)的MPPT方法來(lái)對(duì)恒定電壓進(jìn)行設(shè)計(jì)。為解決P-V曲線的多峰特性，必須設(shè)計(jì)出能獲得全局最大功率點(diǎn)的MPPT方法[3]。

（二）光伏陣列的溫升效應(yīng)

光伏電池的輸出特性和運(yùn)行穩(wěn)定是緊密相連的，隨著溫度的身高，短路電流也會(huì)增加，開(kāi)路電壓會(huì)大幅度的降低，導(dǎo)致大面積光伏陣列的輸出特性更加的復(fù)雜。而如果光伏陣列的輸出電壓低于逆變器的工作電壓，將很有可能導(dǎo)致逆變器無(wú)法正常運(yùn)行[4]。

（三）熱斑效應(yīng)對(duì)光伏陣列的影響

在大規(guī)模的光伏陣列中，組件會(huì)因遮擋而帶有負(fù)電壓，即是說(shuō)出現(xiàn)了負(fù)載的情況，隨著熱耗的不斷增加將會(huì)產(chǎn)生非常大的熱量，從而形成局部的熱點(diǎn)，即我們所說(shuō)的熱斑效應(yīng)。熱斑受損是光伏電池中最嚴(yán)重的一種損壞，極有可能導(dǎo)致光伏電池出現(xiàn)永久性功率輸出錯(cuò)誤或者開(kāi)路失效的問(wèn)題。還有一些光伏電池在受到高反壓、高溫以及高耗能等因素的影響，甚至可能會(huì)發(fā)生永久性的短路、燒毀情況[5]。

（四）逆變器的組合不是很理想

受不同光伏陣列的最大功率點(diǎn)的差異性影響，直流母線電壓的控制是不能對(duì)每一個(gè)光伏陣列的最大功率進(jìn)行跟蹤的，更嚴(yán)重的問(wèn)題是，直流母線的并聯(lián)給逆變器相互之間的零序環(huán)流提供了便利的途徑，在不同逆變器單獨(dú)控制與接觸信號(hào)的條件下，雖然入網(wǎng)的電流紋波非常的小，單逆變器輸出的電流紋波也會(huì)加強(qiáng)，致使逆變器的電感負(fù)擔(dān)過(guò)重，噪音和發(fā)熱加大[6]。

三、解決大容量并網(wǎng)光伏電站存在問(wèn)題的方法以及其發(fā)展的前景

（一）創(chuàng)新大容量并網(wǎng)光伏電站的光伏陣列

光伏電站中花費(fèi)最高的元件當(dāng)屬光伏電池，它的轉(zhuǎn)換效率也是人們研究的重點(diǎn)。在單晶硅、多晶硅以及薄膜電池出現(xiàn)以后，可以實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)光集中多倍的聚光式光伏組件的廣泛應(yīng)用，使其效率高達(dá)28%。光伏組件的另一個(gè)重要趨勢(shì)就是和DC/DC變換器的一體化，事實(shí)上，每一個(gè)組件都是一個(gè)小型的DC/DC變換器，從而構(gòu)成了一個(gè)智能化的模塊，獨(dú)立的進(jìn)行MPPT的保護(hù)控制。但是，光伏電池的抗風(fēng)沙、抗高溫的重要特征還沒(méi)有引起人們的重視，我國(guó)在這方面的研究也比較的少。

針對(duì)大面積光伏陣列的多極值特征，必須找到能夠?qū)崿F(xiàn)最大功率點(diǎn)的MPPT控制方法，從而解決算法的動(dòng)態(tài)跟蹤性能問(wèn)題。從目前的研究情況來(lái)看，有兩種方法可以實(shí)現(xiàn)，即全局搜索法與兩步法，利用這兩種方法可以有效的找到大面積光伏陣列的多極值特征[7]。

（二）高性能變換技術(shù)

多變換系統(tǒng)的運(yùn)行關(guān)鍵在于其協(xié)調(diào)運(yùn)行和集群特性。首先需要利用變換器來(lái)實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的控制，從而減小相互之間的不利問(wèn)題，像多機(jī)孤島檢測(cè)的沖突以及內(nèi)部環(huán)流和諧波的問(wèn)題。其次也需要通過(guò)系統(tǒng)控制方案來(lái)實(shí)現(xiàn)變換器集群的統(tǒng)一協(xié)作，從而實(shí)現(xiàn)功率調(diào)節(jié)、孤島檢測(cè)、機(jī)組投切以及優(yōu)化運(yùn)行等重要功能，在這方面的研究，我國(guó)已經(jīng)取得了一定的成果。

大型光伏發(fā)電設(shè)備的重要指標(biāo)就是逆變效率，各個(gè)逆變器的生產(chǎn)廠商正在拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、開(kāi)關(guān)頻率以及控制算法等方面進(jìn)行研究，大多數(shù)的產(chǎn)品也可以達(dá)到30%以上的高效運(yùn)行。研究人員也希望能通過(guò)利用合適的集群控制策略，來(lái)保證每臺(tái)機(jī)組都處于高效運(yùn)行的狀態(tài)[8]。

電能質(zhì)量問(wèn)題是大型光伏并網(wǎng)系統(tǒng)中存在已久的問(wèn)題。怎樣才能抑制低功率和弱電網(wǎng)狀態(tài)下電流諧波和多臺(tái)逆變器同時(shí)并網(wǎng)時(shí)電流諧波的疊加，以及怎樣保證在電網(wǎng)電壓諧波比較大時(shí)的低電流諧波，這都是必須要解決的關(guān)鍵問(wèn)題。為解決這些問(wèn)題，電力電子裝置的廠商大多數(shù)情況下都會(huì)采用拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，合理的設(shè)計(jì)電感和電容參數(shù)以及控制算法等，確保諧波的含量符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求。

結(jié)語(yǔ)：

綜上所述，大容量光伏發(fā)電系統(tǒng)是解決我國(guó)用電問(wèn)題的重要技術(shù)手段，它也能有效的降低在發(fā)電過(guò)程中存在的環(huán)境污染問(wèn)題，對(duì)建設(shè)生態(tài)文明意義重大。但是，受技術(shù)因素的限制，大容量光伏發(fā)電技術(shù)還存在很多的問(wèn)題，需要我們加大技術(shù)研究的力度，從而實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)運(yùn)行的高效、節(jié)能和環(huán)保。

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