曹琦

摘要：由于光伏發(fā)電是基于自然能源而發(fā)展的，因此該方式容易受自然環(huán)境的影響，具有明顯的隨機性。同時，在完成光伏電站并網(wǎng)作業(yè)后，電網(wǎng)系統(tǒng)也已經(jīng)演變?yōu)槎嚯娫聪到y(tǒng)，此時諧波與直流分量都隨之加大，設(shè)備故障率隨之提升?；谔嵘夥l(fā)電并網(wǎng)穩(wěn)定性的目的，相關(guān)部門應(yīng)加大此領(lǐng)域的研究力度，積極引入人才，搭建高水平化的科研平臺，從而優(yōu)化諧波以及電壓閃變現(xiàn)象的解決機制，確保電力系統(tǒng)能夠安全、穩(wěn)定地運行。鑒于此，本文主要分析光伏發(fā)電并網(wǎng)及其相關(guān)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與展望。

關(guān)鍵詞：光伏發(fā)電;并網(wǎng);技術(shù)

1、我國光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀

太陽能作為世界上最豐富的可再生資源，其分布廣泛、沒有污染，是一種理想的能源。光伏發(fā)電相對于傳統(tǒng)發(fā)電是一種新的發(fā)電形式，對環(huán)境不會造成任何污染。光伏發(fā)電是依據(jù)光生伏特的發(fā)電原理，通過光電轉(zhuǎn)換的方式將豐富的太陽能轉(zhuǎn)化為光能，通常系統(tǒng)主要由太陽光伏組件、匯流箱、逆變器、變壓器及配電設(shè)備構(gòu)成，同時再加上監(jiān)控系統(tǒng)、有功無功控制系統(tǒng)、功率預(yù)測系統(tǒng)、五防系統(tǒng)及無功補償裝置等輔助系統(tǒng)與設(shè)備，組成一套完整的光伏發(fā)電系統(tǒng)。

我國的光伏發(fā)電網(wǎng)系統(tǒng)分為分布式和集中式2種，其中分布式的電網(wǎng)在城市屋頂上應(yīng)用較多，形成光伏建筑一體化，而且該種系統(tǒng)形式占地面積少，安裝較靈活，投資成本較低。該種方式電網(wǎng)的安裝不需要考慮到負(fù)載性能，所以會降低系統(tǒng)成本。集中式的光伏電網(wǎng)系統(tǒng)是一種大型的光伏并網(wǎng)電站，通常在戈壁中使用的比較多，能有效輸出電能，該種發(fā)電形式一般都是企業(yè)出資建設(shè)，而且建設(shè)的成本較高。我國太陽能光伏發(fā)電方面在不斷發(fā)展，與此同時，我國重點發(fā)展太陽能熱利用及與其相關(guān)的一些新能源產(chǎn)業(yè)，而且我國在新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展中的一些政策較好，所以光伏發(fā)電的道路越來越廣闊。目前，我國光伏發(fā)電水平與國外發(fā)達(dá)國家相比，已經(jīng)處于一個高速發(fā)展階段，但也存在一定劣勢，就是在電網(wǎng)發(fā)電占比中，光伏發(fā)電依舊是占比較小的一種發(fā)電形式。

2、光伏發(fā)電并入電網(wǎng)的方法

（1）深入研究作用機理。光伏發(fā)電通過微電網(wǎng)的形式與電網(wǎng)進(jìn)行并入時會產(chǎn)生相應(yīng)的作用，這種作用會對電網(wǎng)的運行產(chǎn)生一定的影響。在分析影響時需要采用多元化的方法。微電網(wǎng)會對電網(wǎng)的安全以及穩(wěn)定造成影響，因此分析方法與高壓系統(tǒng)有所不同，研究工作開展中需要深入分析影響，對影響出現(xiàn)的機理進(jìn)行討論，形成相應(yīng)的理論，為光伏發(fā)電并入電網(wǎng)奠定理論基礎(chǔ)。

（2）構(gòu)建系統(tǒng)驗證環(huán)境。在對光伏發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行分析時要構(gòu)建相應(yīng)的模型，并與發(fā)電系統(tǒng)的動態(tài)及靜態(tài)進(jìn)行相應(yīng)的對比，這樣可以完善模型，保證模型構(gòu)建的合理性。使分析軟件具有計算能力，為兩者的融合提供技術(shù)指導(dǎo)。在進(jìn)行光伏發(fā)電系統(tǒng)建模研究的基礎(chǔ)上，建立光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)的典型案例，包括典型光伏發(fā)電系統(tǒng)、光伏發(fā)電系統(tǒng)典型運行方式、典型控制措施等，然后對案例進(jìn)行仿真計算，通過對這些典型案例的不斷積累，建立光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)的典型案例數(shù)據(jù)庫，為仿真分析研究光伏發(fā)電系統(tǒng)對大電網(wǎng)安全穩(wěn)定影響提供良好的實驗環(huán)境。

（3）研發(fā)控制設(shè)備。要想實現(xiàn)兩者的順利并入還需要研發(fā)相應(yīng)的控制設(shè)備，光伏發(fā)電并入電網(wǎng)會豐富電網(wǎng)的故障類型，傳統(tǒng)的故障檢測方法無法滿足工作的需求，因此需要研發(fā)新型保護(hù)技術(shù)。并網(wǎng)過程中會出現(xiàn)孤島現(xiàn)象，孤島現(xiàn)象指的是并網(wǎng)過程中電源在出現(xiàn)故障時繼續(xù)供電，為了保證用電的安全，需要定期進(jìn)行檢查了解是否存在孤島現(xiàn)象，如果發(fā)現(xiàn)孤島現(xiàn)象要及時的解決，減少孤島現(xiàn)象對并網(wǎng)工作的影響，保證并網(wǎng)工作的順利進(jìn)行。

（4）建設(shè)微電網(wǎng)技術(shù)配套。最后光伏發(fā)電系統(tǒng)并入電網(wǎng)時要建設(shè)微電網(wǎng)技術(shù)配套，在建設(shè)微電網(wǎng)技術(shù)配套時需要充分的了解各項技術(shù)指標(biāo)及特性，確定技術(shù)要求。技術(shù)規(guī)范制定時還需要考慮到光伏發(fā)電系統(tǒng)的規(guī)模、系統(tǒng)運行過程中接入的電壓數(shù)量以及電能等，這樣可以使技術(shù)規(guī)范制定的更具有針對性，更合理。合理的制定技術(shù)規(guī)范具有重要的作用，規(guī)范的制定可以為光伏發(fā)電并入電網(wǎng)工作提供指導(dǎo)，保證電網(wǎng)的穩(wěn)定，避免對電網(wǎng)產(chǎn)生危害。

3、光伏發(fā)電最大功率點跟蹤技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

光伏發(fā)電的具有隨機性強，不確定性強和不連續(xù)性的特點，而且光伏輸出的影響因子眾多，難以精確研究，比如太陽能面板的溫度和環(huán)境溫度是無法控制的，隨著溫度的改變，光伏發(fā)電的最大功率點跟蹤（MPPT）逐漸引起人們的重視，其快速性，準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性逐漸得到人們的認(rèn)可，下面對其工作原理進(jìn)行簡單介紹。

3.1、恒定電壓法

溫度變化對光伏陣列輸出功率引起的變化非常大，但是輻照度對光伏發(fā)電的影響更加明顯，根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，不同輻照度下的最大功率點對應(yīng)地方輸出電壓變化量并不大，也就是說，可以粗略的將 MTTP 默認(rèn)為穩(wěn)壓控制，這種方法優(yōu)點是控制起來簡單，實現(xiàn)容易，但是精度并不是很高，因為其忽略了光伏發(fā)電的溫度影響。

3.2、擾動觀測法

在光伏發(fā)電運行正常時，通過不斷的微小的電壓波動擾動光伏陣列的輸出電壓，繼而在端電壓變化同時檢測輸出功率變化的方向，就能夠確定最優(yōu)化途徑，從而決定下一步電壓的參考值，這種方法容易實現(xiàn)，測量的參數(shù)較少，而且相對精度較高，但是這種方法受環(huán)境的影響較大，不容易找到最大功率點，而是將臨界點放到了最大功率點附近。

3.3、導(dǎo)納增量法

根據(jù)光伏陣列的 P-V 曲線，必然存在唯一的點，成為最大功率點，在這個點處，功率對電壓的導(dǎo)數(shù)為 0，此時，輸出電導(dǎo)的變化量等于輸出電導(dǎo)的負(fù)值時，光伏陣列工作點就可以認(rèn)為是其最大功率點。這種方法的準(zhǔn)確性最高，而且還可以避免環(huán)境變化的跟蹤性，但是實施起來相對復(fù)雜，而且對微處理器有較高的要求，盡管如此，依然受到很多同行的青睞。

4、結(jié)論及展望

我國光伏發(fā)電雖然取得了很多的成就，但是依然有很多難題需要攻克，總體上來講，其發(fā)展前景是很好的，尤其是近些年來，我國加大了對光伏發(fā)電的投入，大力扶持我國的光伏發(fā)電企業(yè)，加快對光伏技術(shù)的科研投資，一系列的政策出臺幫助光伏發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)取得了很好的發(fā)展勢頭，尤其是一些前沿科技，不斷突破歐美等發(fā)達(dá)國家的封鎖，大大促進(jìn)了我國光伏發(fā)電技術(shù)的發(fā)展，從很大程度上提高了我國的國際影響力，我們相信，隨著我國光伏發(fā)電技術(shù)的精進(jìn)，會不斷的發(fā)展我國光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)，促進(jìn)我國光伏發(fā)電技術(shù)的不斷進(jìn)步。

總之，隨著煤、石油等化石能源儲量的日益開采，世界范圍內(nèi)的能源日趨枯竭，人類不得不面對能源危機的現(xiàn)實環(huán)境，為了改善人類賴以生存的生態(tài)環(huán)境，維護(hù)人與自然和諧發(fā)展的環(huán)境，各國都在致力于新能源的發(fā)展，光伏發(fā)電技術(shù)與水電、風(fēng)能相比，擁有無噪音、無污染、故障率低和維護(hù)簡便等優(yōu)點，取之不盡用之不竭的太陽輻射能源為人們提供了良好的光伏發(fā)電環(huán)境。根據(jù)實際數(shù)據(jù)顯示，光伏發(fā)電已成為當(dāng)前較新的一門技術(shù)，尤其是光伏發(fā)電的大型化和并網(wǎng)化成為光伏發(fā)電的發(fā)展方向，共同承擔(dān)了發(fā)電的任務(wù)。

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