李學(xué)亮

摘 要：在我國社會主義現(xiàn)代化不斷改革創(chuàng)新的過程中，人們的生活水平變得越來越好，整個國家也已經(jīng)從一個農(nóng)業(yè)化國家發(fā)展成為了半農(nóng)業(yè)化半工業(yè)化的發(fā)展中國家。這一過程是伴隨著不斷進(jìn)步的科學(xué)而進(jìn)行的，但是也損害了大量的不可再生資源，為了促進(jìn)可再生能源的利用，越來越多的高效屋頂光伏發(fā)電系統(tǒng)被應(yīng)用起來。本文就著重研究高效屋頂光伏發(fā)電及其并網(wǎng)系統(tǒng)，以探索出最佳的使用方式來促進(jìn)能源的合理化利用。

關(guān)鍵詞：屋頂光伏發(fā)電；可再生能源；并網(wǎng)速變器；并網(wǎng)系統(tǒng)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.07.160

1 前言

隨著我國社會的進(jìn)步步伐不斷前進(jìn)，各個方面的社會建設(shè)都已經(jīng)呈現(xiàn)出來一派欣欣向榮的發(fā)展景象。但是就現(xiàn)階段的進(jìn)程來看，我國建筑屋頂對于太陽能的利用還不夠，相應(yīng)的能源開發(fā)程度還不夠完善。為了促進(jìn)資源的合理化使用，針對高效屋頂光伏發(fā)電以及相關(guān)的并網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行研究，借助最大功率跟蹤和單位功率并網(wǎng)等問題入手，來優(yōu)化相應(yīng)的資源使用。

2 光伏發(fā)電系統(tǒng)在應(yīng)用中會出現(xiàn)的問題

現(xiàn)階段，我國雖然已經(jīng)意識到了光伏發(fā)電技術(shù)應(yīng)用的各項(xiàng)好處，而且在一些試點(diǎn)也已經(jīng)展開了應(yīng)用，但是就整體的社會發(fā)展趨勢來看還并沒有進(jìn)行大面積的屋頂光伏發(fā)電系統(tǒng)建設(shè)。而且現(xiàn)在的光伏發(fā)電系統(tǒng)在技術(shù)上相對來說還不是那么成熟，所利用的材料價(jià)格也比較高，這就會進(jìn)一步帶來消極的影響，使得光伏發(fā)電的并網(wǎng)難度系數(shù)被增加。因此，筆者在經(jīng)過大量參考文獻(xiàn)和實(shí)際案例的研究，總結(jié)出我國現(xiàn)階段的光伏發(fā)電系統(tǒng)還存在著以下幾點(diǎn)問題：

2.1 應(yīng)用技術(shù)的局限性

在光伏發(fā)電中應(yīng)用比較廣泛、而且專一性比較強(qiáng)的技術(shù)就是MPPT技術(shù)，這是一種包含了固定電壓法、擾動觀察法等技術(shù)的綜合性技術(shù)。雖然已經(jīng)被應(yīng)用在了很多的方面，而且對于不同光照條件下的光伏發(fā)電功率變化跟蹤也做出了很好的感應(yīng)和調(diào)節(jié)[3]。但是想要在比較大面積的情況下進(jìn)行使用也并不是一件簡單事，很可能會由于技術(shù)的單一性造成感光的效率變低，而且在動態(tài)調(diào)整光伏電池的安裝角度時(shí)，為了提高相應(yīng)的工作效率還需要改變光伏電池的安裝角度，但實(shí)際上這一角度的改變實(shí)現(xiàn)起來是比較困難的，也會使得資源的消耗增加。因此，MPPT技術(shù)在實(shí)際的光伏發(fā)電系統(tǒng)應(yīng)用中還需要被盡可能地完善，或者積極促進(jìn)科學(xué)人員能夠發(fā)明出更為科學(xué)的技術(shù)。

2.2 間歇性發(fā)電的影響性

所謂的光伏發(fā)電就是要根據(jù)光感的不同而利用太陽能進(jìn)行發(fā)電，實(shí)際上是一種對于天氣變化特別敏感的技術(shù)。一旦天氣條件和外部環(huán)境變得比較惡劣，光感效應(yīng)不是那么好，就會使得光伏發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電功率發(fā)生一定的波動，這進(jìn)一步導(dǎo)致在并網(wǎng)過程中會出現(xiàn)很多的間歇性發(fā)電現(xiàn)象，給電網(wǎng)的工作造成了電壓波動，降低了電網(wǎng)的穩(wěn)定程度。另一方面，間歇性發(fā)電的電壓不穩(wěn)定還會使得電網(wǎng)的輸出功率不穩(wěn)定，很容易造成電壓閃變的情況出現(xiàn)。這時(shí)候就必須要在三相逆變控制的過程中采用PI控制器才能夠引入電壓前饋，來增強(qiáng)整個電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。但是這并不是一勞永逸的，電網(wǎng)還會隨著使用時(shí)間的不斷變長而出現(xiàn)穩(wěn)定性控制中的誤差，會影響光伏發(fā)電系統(tǒng)的工作效果。

3 高效屋頂光伏發(fā)電的研究

3.1 高效屋頂光伏發(fā)電系統(tǒng)分析

光伏發(fā)電的太陽能電池一般被稱為光伏電池，在建筑中使用的時(shí)候往往需要在建筑的屋頂部分先安裝支架，之后再將光伏電池放置在上面。那么建筑內(nèi)部的組成部分就主要是匯流箱、變流箱、配電箱、儲能電池和一般常用的家用電器。在建筑的內(nèi)部還需要安置電能表，才能夠?qū)?nèi)部所產(chǎn)生的電能數(shù)和外部電網(wǎng)提供的電能數(shù)進(jìn)行記錄，為能源的節(jié)省做好數(shù)據(jù)監(jiān)測。

3.2 雙級變換器工作原理

雙級變黃器主要是由光伏電池、DC-DC變換器、DC-AC變換器、蓄能電池、家用負(fù)載和配電網(wǎng)等單元組成。在進(jìn)行工作的時(shí)候，要求前級DC-DC電路采用Boost-Buck型，所使用的電抗器是三相電抗器、單位功率因數(shù)逆變器為三相半橋式DC-AC電路，才能夠保證基本的工作步驟能夠被完成。

3.3 系統(tǒng)控制技術(shù)

最為常見的系統(tǒng)控制技術(shù)就是基于MPPT技術(shù)所衍生出來的雙環(huán)最大功率跟蹤技術(shù)（英文全稱，Double Loop Maximum Power Point Tracking， DL-MPPT），是一種能夠在不同日照時(shí)間段內(nèi)都能夠獲得最大光伏電能輸出的技術(shù)，能夠合理控制電壓的波動。第二種技術(shù)就是高效并網(wǎng)逆變技術(shù)，能夠使得逆變器一方面在逆變狀態(tài)下工作，另一方面還能夠給電池充電，是對光伏發(fā)電系統(tǒng)中適宜多變的環(huán)境和解決不確定性因素帶來影響的關(guān)鍵性技術(shù)。

4 高效屋頂光伏發(fā)電及其并網(wǎng)系統(tǒng)的建設(shè)

由于在高效屋頂光伏發(fā)電的建設(shè)過程中必須要保證電網(wǎng)的穩(wěn)定性，這就要求相應(yīng)的技術(shù)人員必須要解決屋頂光伏電系統(tǒng)在不同類型的發(fā)電系統(tǒng)和要求中所出現(xiàn)的不均衡特點(diǎn)，然后將上文中多提到的DL-MPPT技術(shù)和并網(wǎng)逆變技術(shù)等進(jìn)行綜合性的應(yīng)用。為了使得應(yīng)用的適應(yīng)性增強(qiáng)，在將其投入到實(shí)際工作過程之前，最好來進(jìn)行仿真與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。一般來講，為了驗(yàn)證相應(yīng)的控制策略和技術(shù)，都需要搭建10kW的太陽能發(fā)電系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺，并研制出雙級變流器來進(jìn)行驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)分為兩個部分，一個是最大功率跟蹤實(shí)驗(yàn)，另一個就是雙向逆變器并網(wǎng)實(shí)驗(yàn)，最終實(shí)現(xiàn)光伏電能并網(wǎng)和為儲能電池充電， 并提高了系統(tǒng)單位功率因數(shù)運(yùn)行的穩(wěn)定性。

5 結(jié)束語

綜上所述，由于不可再生資源的總量不斷下降，人們對于資源的需求不斷提升，這就使得環(huán)保、可再生的資源成為了社會建設(shè)過程中必不可以少的研究對象。光伏發(fā)電技術(shù)作為一種與人們?nèi)粘９ぷ骱蜕钕⑾⑾嚓P(guān)產(chǎn)業(yè)，隨著技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)能夠在一定程度上有效地緩解資源的稀缺問題，只是在并網(wǎng)的過程中會遇到一些小的失誤。因此，結(jié)合著實(shí)際的應(yīng)用情況和問題來著重對高效屋頂光伏發(fā)電以及并網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行研究，是促進(jìn)社會建設(shè)的一條重要道路。

參考文獻(xiàn)：

[1]徐臻.廣東東莞0.9M分布式屋頂光伏并網(wǎng)發(fā)電項(xiàng)目設(shè)計(jì)實(shí)例研究[J].建材與裝飾，2018（20）：238-239.

[2]陳毅湛，陳惠秋，冼麗嫻，鄺鍵培，趙麗特.基于高效PERC太陽電池屋頂光伏發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及能效分析[J].硅酸鹽通報(bào)，2017，36

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[3]劉辰亮.推廣光伏發(fā)電法律問題研究[D].中央民族大學(xué)，2017.