王玄偉 徐振虎

摘 ? 要：伴隨我國電力及布網(wǎng)發(fā)展不斷提速，光伏發(fā)電與并網(wǎng)技術作為現(xiàn)階段我國優(yōu)化電網(wǎng)布局及降低消耗的重要方式，其重要性不言而喻。通過近年來大多研究發(fā)現(xiàn)，光伏發(fā)電與并網(wǎng)技術的科學性與創(chuàng)新性對降低電能消耗、優(yōu)化電量供應影響頗大。本次研究將對光伏發(fā)電與并網(wǎng)技術進行分析，為下一步工作開展提供依據(jù)參考。

關鍵詞：光伏發(fā)電 ?并網(wǎng)技術 ?優(yōu)化電量

中圖分類號：TM612 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2020）01（a）-0050-02

“并網(wǎng)技術”是當下影響我國電力發(fā)展及能源轉換的重要模式之一，具有較大的意義和影響。然而現(xiàn)階段有關光伏發(fā)電與并網(wǎng)技術研究相對較少，基于該問題現(xiàn)狀，要求用行之有效的方法對其進行分析研究，如光伏系統(tǒng)運行方式設計、用電負荷分析（以某寫字樓為實際案例）、光伏組件設計選型等，本次研究對光伏發(fā)電與并網(wǎng)技術進行分析，有十分重要的理論意義。

1 ?光伏發(fā)電概述

隨著我國能源開發(fā)及節(jié)耗工作順利開展，電能作為當下重要的清潔能源能源。對人們正常的工作學習、生活生產發(fā)揮著極為重要的作用。伴隨科學技術不斷創(chuàng)新，“光伏發(fā)電”應運而生。光伏發(fā)電不是單一片面的簡單流程，而是需要對其進行更為科學、合理的系統(tǒng)布局。光伏發(fā)電主要是指通過光電效應，將太陽能轉變?yōu)殡娔艿南到y(tǒng)過程。在該轉換過程中主要是通過光伏組件完成，其后通過逆變器進行整流逆變，最后介入其電網(wǎng)、負荷當中。其中，太陽能電池陳列在其作用發(fā)揮與功能體現(xiàn)方面較為明顯，也是該系統(tǒng)的主要能源核心元件之一。高效的逆變器將光伏電池組件產生的直流電轉換為符合電網(wǎng)及電氣設備要求的交流電，MBBT的跟蹤應用實現(xiàn)了綜合轉化效率的最大化?？刂破髦饕撠煂φw系統(tǒng)進行有效控制、調度等。蓄電池主要負責對電能進行及時存儲，根據(jù)實際情況進行負載供電。因此，從光伏發(fā)電的原理及層面角度來看，各系統(tǒng)配置及組件間具有較好的協(xié)同及控制關系。通過分析后發(fā)現(xiàn)，光伏電池組件的輸出方式主要為非線性模式，具有一定的恒壓源特征[1]。

2 ?并網(wǎng)技術分析

經過多年發(fā)展，并網(wǎng)技術主要有兩種分類方法，一種是分為有逆流并網(wǎng)和無逆流并網(wǎng)技術，另一種分為集中并網(wǎng)和分布式并網(wǎng)技術。

有逆流并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)，該并網(wǎng)系統(tǒng)主要以太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)為主要核心，其并網(wǎng)方式下，當其電能處于充裕情況下，可對其剩余電能進行有效利用，將其并入到公共電網(wǎng)當中，而當其太陽能出現(xiàn)供電不足時，可以實現(xiàn)電能向負載供電方式轉變。

無逆流并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)，該并網(wǎng)系統(tǒng)也是與上述系統(tǒng)不同之處在于其獨立性，通常不會向其公共電網(wǎng)進行供電，而當其太陽能光伏系統(tǒng)出現(xiàn)供電含量不足的情況后，公共電網(wǎng)會及時對其負載進行供電。無逆流的光伏發(fā)電系統(tǒng)加裝了防逆流裝置，光伏系統(tǒng)發(fā)出來的電用戶自己用不完，只能選擇關掉一部分光伏發(fā)電裝置，多余的電不能上傳電網(wǎng)。但如果用戶的光伏發(fā)電供應不足時，電網(wǎng)的電是可以隨時補充進來的，所以，這種方案的光伏并網(wǎng)在計算安裝多大功率時，是寧愿只安裝總負載的80%左右的功率。

此外，切換型并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)及帶儲能型光伏發(fā)電系統(tǒng)是在上述兩種并網(wǎng)類型基礎上的創(chuàng)新性應用。

集中并網(wǎng)技術，該并網(wǎng)技術是將所產生的電能直接被其電網(wǎng)進行利用，大電網(wǎng)在對其用戶進行供電過程中主要以統(tǒng)一協(xié)同為主。其特點為單向電力交換。集中并網(wǎng)技術主要適用于相對大型光伏電站的并網(wǎng)活動，且離負荷點距離相對較遠，通過分析該方式主要適用于容量相對較大的光伏電站并網(wǎng)采納。考慮土地高效利用的因素，這類電站已大量應用于荒漠、山地、平原、水面等場景。

分散并網(wǎng)技術，該該技術也稱其為“分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)技術”。該技術是指將所產生及傳輸?shù)碾娔茉谟秒娯撦d上進行直接配置、規(guī)劃，而對其不足及多余電量主要采用聯(lián)通大電網(wǎng)形式進行有效調整。其特點為電力交換方式為雙向模式。且較為適用于小規(guī)模、且小范圍光伏發(fā)電系統(tǒng)。此類電站與電力用戶結合緊密，多應用于工廠車間屋面，商業(yè)建筑外墻，互補農業(yè)、漁業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)等，具有創(chuàng)新性強、靈活簡單易于開發(fā)建設等特點。本文案例主要選擇分散并網(wǎng)技術。

3 ?分布式發(fā)電系統(tǒng)具體設計方案

3.1 光伏系統(tǒng)運行方式設計

通過對相關資料整理分析后發(fā)現(xiàn)，光伏發(fā)電系統(tǒng)主要分為并網(wǎng)型、離網(wǎng)型兩種。其中，能夠與其公共電網(wǎng)進行關聯(lián)的稱其為并網(wǎng)類型。其可以進行獨立運行并與其電網(wǎng)不發(fā)生關聯(lián)關系的為離網(wǎng)類型。離網(wǎng)類型系統(tǒng)主要適用于較為偏遠地域、地區(qū)，且該地區(qū)范圍中必須不具備公共電網(wǎng)系統(tǒng)。離網(wǎng)類型系統(tǒng)對其儲能設備的要求相對較高。并網(wǎng)類型系統(tǒng)恰恰與離網(wǎng)類型系統(tǒng)相反，往往建設在離公共電網(wǎng)較近的地區(qū)，并公共電網(wǎng)具有一定的依賴性。并網(wǎng)類型系統(tǒng)的最大功能是可以實現(xiàn)其光能的轉變及并入，將光伏電能并入到電網(wǎng)中去，使公共電網(wǎng)系統(tǒng)可以獲取大量電能。且對存儲系統(tǒng)的依賴性相對較低。該系統(tǒng)主要選擇并網(wǎng)類型光伏發(fā)電設備，其具體運行模式如下：第一、該系統(tǒng)白天可以通過太陽能電池板進行快速發(fā)電，為周邊建筑及區(qū)域進行及時供電。當其供電量過?；虺湓r，進行自主型充電，主要以蓄電池組充電為主。待其蓄電池組充滿后將其剩余電能進行電網(wǎng)輸送。待其天氣不好，如陰雨、無光等情況下在有其蓄電池組進行電能供應，一旦出現(xiàn)不足情況則由電網(wǎng)進行持續(xù)供電。第二、在夜間無光情況下，太陽能板無法進行運行工作，此時則由蓄電池組進行相應供電，如不足后則由公共電網(wǎng)進行供電[2]。

3.2 用電負荷分析以某寫字樓為實際案例

在用電負荷分析方面，以某寫字樓為實際案例。通過對案例進行分析后發(fā)現(xiàn)，某寫字樓負荷大致可概括5大類，主要包括：日常照明、辦公電腦、室內加熱、運行空調、相關設備應用等。且每個獨立的辦公室具備12個60W類型電燈。且每日工作運行時間為14h。該辦公環(huán)境中共40臺180W電腦設備，且每日工作運行8h。同時，每個樓層具備4臺10kW加熱水器，且每日工運行作4h。另外，每個辦公室內還1臺，為2kW。在其夏季6～8月中每日運行工作時間為12h。其他相關設備6kW，且每日運行工作2h。通過對該寫字樓統(tǒng)計后得出，其每層樓總計為50間辦公室，其總共層數(shù)為7層。根據(jù)實際情況對光伏發(fā)電系統(tǒng)進行設計，主要負責該寫字樓日常照明及工作用電，其最大負荷為98kW，統(tǒng)計后發(fā)現(xiàn)，其日最大消耗用電量為1160kWh?；诖爽F(xiàn)狀，本次研究主要采用90kW負荷、且日均用電量為900kWh當做本次研究參照，即發(fā)電基礎數(shù)據(jù)[3]。

3.3 光伏組件設計選型

經過全面分析后，對控制成本及優(yōu)化效率等方面進行綜合考量，根據(jù)該項目實際需求與情況，對屋頂光伏系統(tǒng)選擇用戶側并網(wǎng)系統(tǒng)設計[4]。從有效規(guī)避光伏組件之間可能出現(xiàn)相互遮擋角度出發(fā)。在對其方陣設計中一定要計算方陣之間存在的最小距離值。該項目寫字樓房屋頂部頂為水平面結構模式，其設計方陣主要為正南方向，在安裝方式選擇中主要以“固定式支架傾斜”為主[3]。通過對最佳傾角進行計算后，其設計傾角數(shù)值為40°。且該光伏組件平面的輻射量最大值為1830kWh/m4。且按照最佳距離對其進行計算，得出其組件長度數(shù)值為1750mm，且最佳傾角值為40°。通過對周邊區(qū)域調查分析后，發(fā)現(xiàn)周圍無相關建筑物遮擋情況，根據(jù)最小間距計算步驟，其方陣間距設置為3.6m。

同時，按照該寫字樓實際需求，將其安裝光伏陣列具體位置主要分為A、B、C、D，即4區(qū)域劃分。且適用于光伏陣列安裝總面積為350m2。結合4區(qū)域劃分的具體寬度與最小間距，且A、B、C三個區(qū)域都可以安裝4排每排28個共82個光伏組件方陣[5]。而D區(qū)域安裝設計為4排每排35個共120個光伏組件。同時，該并網(wǎng)光伏逆變器設計額定容量在與光伏發(fā)電體系的總裝機容量，即二者之間的并網(wǎng)之比稱其為“額定容量比”，該范圍應設置為0.9～1.4之間。這樣才能保證更為科學的匹配度，進而減少了逆變所產生的損失。在該項目設計中，選擇組串逆變設計方法。且屋頂A、B、C光伏方陣相同，并裝機容量數(shù)值設計為36.15kWh，選擇15臺小型組串并網(wǎng)逆變器。且該項目屋頂中的D區(qū)域裝機容量設置為46.4kWh，并選擇10臺并網(wǎng)逆變器[6]。

4 ?結語

綜上所述，通過對光伏發(fā)電與并網(wǎng)技術進行分析，主要包括：光伏發(fā)電概述、分布式發(fā)電系統(tǒng)具體設計方案，其包括光伏系統(tǒng)運行方式設計、用電負荷分析以某寫字樓為實際案例、光伏組件設計選型等，從多方面、多角度對光伏發(fā)電與并網(wǎng)技術進行闡明，為下一步工作開展奠定堅實基礎。

參考文獻

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