丁峰 江蘇林洋電力服務有限公司南京分公司
隨著天然氣、煤炭、石油等不可再生能源頻頻告急,能源問題日益成為制約社會經(jīng)濟發(fā)展的瓶頸,越來越多的國家開始開發(fā)太陽能資源,尋求經(jīng)濟發(fā)展的新動力。光伏發(fā)電是綠色能源可以減少環(huán)境污染,實現(xiàn)社會經(jīng)濟的發(fā)展同時有效的保護了自然環(huán)境。光伏并網(wǎng)發(fā)電技術的發(fā)展和提高,將進一步促進光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
組件在太陽光照條件下產(chǎn)生直流電,直流電通過逆變器逆變?yōu)槿粘I钪兴鶓玫慕涣麟姡偻ㄟ^并網(wǎng)技術將綠色能源輸送到電網(wǎng)中。當前,國家電網(wǎng)已接入大量的集中式和分布式光伏電站,大量電源點的接入對電網(wǎng)系統(tǒng)造成很大的干擾和沖擊,保證光伏發(fā)電的電能質(zhì)量和優(yōu)化并網(wǎng)技術是當下的一個重要研究課題。
光伏發(fā)電就是利用光電技術將太陽能資源轉(zhuǎn)化成為電能,因此,光伏發(fā)電是綠色可再生能源,具有充分的清潔性、生命周期較長、易維護性、資源的充足性及潛在的經(jīng)濟性等優(yōu)點,在國家長期的能源戰(zhàn)略中具有重要地位。
光伏發(fā)電與常用的火力發(fā)電系統(tǒng)相比,優(yōu)點主要體現(xiàn)于:①無枯竭危險;②安全可靠、無噪聲及無污染排放;③不受資源分布地域的限制,可利用荒山、隔壁、灘涂及沙漠等;④無需消耗燃料;缺點主要體現(xiàn)在:①光伏并網(wǎng)發(fā)電技術必須依托于電網(wǎng),不能脫網(wǎng)運行;②光伏發(fā)電供電的穩(wěn)定性較差,易受環(huán)境等因素影響。
光伏電池是把太陽的光能直接轉(zhuǎn)化為電能的基本單元,電池片通過組合形成電池組件,電池的性能決定了電池組件的發(fā)電特性,電池組件是光伏電站的基本發(fā)電設備。
光伏逆變器可以將光伏板產(chǎn)生的直流電轉(zhuǎn)換為交流電,自動匹配電網(wǎng)的頻率和相位,實現(xiàn)與電網(wǎng)的無縫銜接,避免對電網(wǎng)造成沖擊。
光伏逆變器通過最大功率點追蹤(MPPT)的技術從光伏組件獲取最大可能的輸出功率。太陽能電池與太陽輻照度、溫度及總電阻之間有復雜的關系,因此輸出效率會有非線性的變化,稱為電流-電壓曲線(I-V)。最大功率點追蹤的目的就是在各種環(huán)境下,針對太陽能模組的輸出取樣,產(chǎn)生一個(太陽能模組的)負載電阻來獲得最大的輸出功率。
孤島效應就是指因電網(wǎng)故障或停電維修等原因停止工作時,安裝在用戶端的光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)未能及時檢測出停電狀態(tài)而不能迅速將自身切離電網(wǎng),而形成的一個由光伏發(fā)電系統(tǒng)向周圍負載供電的孤島現(xiàn)象。
孤島效應可能對整個配電系統(tǒng)設備及用戶端的設備造成不利的影響,包括:1)危害值班人員的生命安全;2)引起繼電保護誤動作;3)孤島區(qū)域供電不穩(wěn)定對用電設備帶來損害;4)供電恢復時造成的電壓相位不同步可能會引起系統(tǒng)再次跳閘。由此可見,光伏并網(wǎng)系統(tǒng)必須配置防孤島檢測裝置,及時檢測出孤島效應并避免所帶來的危害。
在光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)時,關注光伏系統(tǒng)輸出電能的電能質(zhì)量,包括注入并網(wǎng)點的諧波含量、電壓波動及無功平衡。保證系統(tǒng)輸出的電量不僅綠色環(huán)保、同時電能質(zhì)量高質(zhì)高效。
在光伏發(fā)電過程中,會因為發(fā)電側(cè)部分電力電子元器件影響,從而影響電能質(zhì)量,產(chǎn)生諧波污染。我國對于諧波的污染有著明確的標準,需要依據(jù)我國相關諧波污染標準進行諧波危害的評估和治理。在光伏發(fā)電并網(wǎng)之前,保證諧波電流和電壓符合相應標準。
光伏系統(tǒng)的運行受到設備故障、天氣、溫度以及太陽輻照度的影響,輸出功率穩(wěn)定性較差,輸出功率波動較大。對于并網(wǎng)光伏系統(tǒng),這種不穩(wěn)定的輸出功率注入電網(wǎng)將引起電網(wǎng)電壓的波動和閃變。在光伏發(fā)電并網(wǎng)之前,應采取合理的措施保證電壓波動符合國家相關要求。
光伏系統(tǒng)中包含部分非線性設備,在進行功率的傳輸時,系統(tǒng)功率因數(shù)會隨著系統(tǒng)輸出的有功功率和無功功率的變化而動態(tài)調(diào)整。為此,在光伏系統(tǒng)設計時應考慮相應的無功補償,保證系統(tǒng)無功需求和功率因數(shù)達標。
綜上所述,通過對光伏發(fā)電與并網(wǎng)技術的廣泛應用,實現(xiàn)了太陽能資源向著電能資源的轉(zhuǎn)換,有效的降低了國家對非可再生資源的消耗。所以,要大力加強光伏發(fā)電與并網(wǎng)技術的研究,使得光伏發(fā)電技術得到更加廣泛的運用,為我國社會經(jīng)濟的發(fā)展添磚加瓦。