資泓

（中國電建集團中南勘測設計研究院有限公司，湖南 長沙 410014）

0 引言

電能是獨一無二的，是其他能源無法代替的，它是人們賴以生存的基礎；我國幅員遼闊，作為可再生資源的太陽能取之不盡用之不竭，給我國光伏發(fā)電項目的建設打下了良好的基礎；要想達到光伏電站的持續(xù)性發(fā)展，還需要對配電網(wǎng)中光伏發(fā)電技術進行深入探究，從而更好地實現(xiàn)我國能源的可持續(xù)發(fā)展。

1 光伏發(fā)電工程優(yōu)勢分析

光伏發(fā)電的過程原理就是利用光生伏特效應理論進行工作，在太陽能電池的幫助下，把豐富的太陽能資源變?yōu)殡娏Y源。隨著環(huán)境保護和綠色環(huán)保政策，光伏電站項目的建設也受到了廣泛的關注。作為綠色環(huán)保型社會建設工程的基礎，其在工程建設中的主要作用是光能和電能轉(zhuǎn)換，滿足社會用電需求，光伏發(fā)電使用的設備通常情況都是建設在人們居住的地方，以此達到電能更方便的傳輸?shù)骄用窦抑械哪康?。光伏發(fā)電系統(tǒng)由下邊幾個部件組成，其中有逆變器、儲能電池、控制器以及光伏設備組件，以上各部件中最重要的就是光伏設備組件，光能部件可以將太陽能資源轉(zhuǎn)化為電力資源，于此同時也可以更好的儲存和使用，其簡單結(jié)構如圖1 所示。

圖1 光伏發(fā)電原理

使用光伏發(fā)電技術進行發(fā)電有以下兩個優(yōu)勢：①光伏發(fā)電技術能夠很好打破傳統(tǒng)的線路傳輸所帶來的弊端，利用太陽能資源轉(zhuǎn)化為電力資源直接傳輸?shù)骄用窦抑?，大大?jié)省了線路傳輸?shù)臅r間。如果利用光伏發(fā)電技術進行發(fā)電，在電量非常充盈的情況，可以將多余的電力資源儲存到電網(wǎng)系統(tǒng)中，從而實現(xiàn)用電效率，達到電網(wǎng)系統(tǒng)的科學持續(xù)發(fā)展。②光伏發(fā)電技術可以與別的新型能源一塊使用，從而改善電能的使用效率，光伏發(fā)電技術這一優(yōu)勢不僅能大大改善居民用電質(zhì)量，對國家的發(fā)展更是提供了巨大的貢獻。關于其技術的使用要遵從實際，對于不同的地區(qū)地勢要因地適宜，只有這樣才能更好的體現(xiàn)光伏發(fā)電技術的優(yōu)勢，以此減輕不可再生資源的消耗。把光伏發(fā)電技術與配電網(wǎng)相結(jié)合，可以保證電網(wǎng)系統(tǒng)中電力充沛，配電網(wǎng)的其他環(huán)節(jié)也會隨之改變。利用光伏發(fā)電可以實現(xiàn)電壓的可控調(diào)節(jié)和優(yōu)化，并能有效改善頻率波動對電網(wǎng)系統(tǒng)的影響，從長遠角度來看很大的程度上改善了電網(wǎng)的穩(wěn)定性和經(jīng)濟性[1]。

2 光伏發(fā)電系統(tǒng)的構成

光伏發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構比較復雜。光伏電源由多個光伏串聯(lián)陣列、光伏模塊、控制器（防雷匯流箱、直流配電柜）和交直流并網(wǎng)逆變器等組成。光伏并網(wǎng)發(fā)電結(jié)構如圖2 所示。

圖2 光伏并網(wǎng)發(fā)電的結(jié)構

2.1 光伏組件

光伏組件作為核心部件，由光伏組件片或由激光切割機機或鋼線切割機切割開的不同規(guī)格的光伏組件組合在一起構成。由于單片光伏電池片的電流和電壓都很小，所以要先串聯(lián)后變成高壓，然后通過并聯(lián)得到到高電流，通過一個二極管輸出，然后封裝在一個不銹鋼、鋁或其他非金屬邊框上，安裝好上面的玻璃及背面的背板、充入氮氣、密封[2]。把光伏組件串聯(lián)、并聯(lián)組合起來，就成了光伏組件方陣，也叫光伏陣列。

組件類型如下。

（1）單晶硅：光電轉(zhuǎn)換率≈18%，最高可達到24%，是所有光伏組件中轉(zhuǎn)換率最高的，一般采用鋼化玻璃及防水樹脂封裝，堅固耐用，使用壽命一般可達25 年，單晶硅如圖3 所示。

圖3 單晶體硅

（2）多晶硅：光電轉(zhuǎn)換率≈14%，與單晶硅的制作工藝差不多，多晶硅的區(qū)別在于光電轉(zhuǎn)換率更低、價格更低、壽命更短，但多晶硅材料制造簡便、節(jié)省電能，所需價格低廉，所以能夠大力發(fā)展，多晶硅如圖4 所示。

圖4 多晶體硅

（3）非晶硅：光電轉(zhuǎn)換率≈10%，跟單晶硅、多晶硅的制作工藝不一樣，是一種薄膜式太陽電池，其生成過程中相對單晶硅、多晶硅來說非常簡單，其制作過程使用硅非常少，所需電能也很低，非晶硅最重要的優(yōu)勢就在于在弱光的環(huán)境下也可以發(fā)電，非晶硅如圖5 所示。

圖5 非晶體硅

2.2 光伏串聯(lián)陣列的構成

光伏電源由多路光伏電池板串聯(lián)陣列構成光伏組件[3]，如圖6 所示。

圖6 光伏電池板串聯(lián)陣列

2.3 控制器

該控制器由多路光伏陣列防雷合流箱和直流配電柜組成。通過直流配電柜的開關，可以控制光伏容量，消除光伏組件故障。

2.4 直流-交流并網(wǎng)逆變器

逆變器就是將光伏矩陣中的直流電變化為交流電然后通入整個電網(wǎng)中。如果光伏發(fā)電出現(xiàn)問題時，逆變器會立即停止作業(yè)進入故障狀態(tài)，相應的會發(fā)出信號提示。逆變器工作過程中都是無須人為干涉的。其自動檢測電網(wǎng)是否滿足并網(wǎng)條件，檢測到條件允許后會自動進入并網(wǎng)模式。在其工作過程中，逆變器一直以最大功率點跟蹤方式使光伏陣列輸出的能量最大。當電網(wǎng)電壓超出允許范圍三相（250～362V）和電網(wǎng)頻率超出正常范圍（47Hz～51.5Hz）異常時，逆變器會自動斷開與電網(wǎng)的聯(lián)系，立即進入保護模式。當電網(wǎng)側(cè)出現(xiàn)短路時，逆變器向電網(wǎng)輸出的短路電流大于額定電流的120%，經(jīng)延時與電網(wǎng)斷開。

3 光伏發(fā)電的使用問題

近年來，隨著可持續(xù)發(fā)展觀的不斷深入，世界各國都非常重視優(yōu)化能源結(jié)構，在新能源開發(fā)利用方面大力推動分布式發(fā)電的技術應用與創(chuàng)新，而光伏發(fā)電技術在我國能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展中擔任重要的角色。因此，大力發(fā)展包括光伏發(fā)電在內(nèi)的可再生能源已成為我國保障能源供應、控制環(huán)境污染、促進節(jié)能減排、應對氣候變化的戰(zhàn)略選擇。

3.1 安全方面

光伏發(fā)電與配電網(wǎng)系統(tǒng)的結(jié)合會影響配電網(wǎng)的電流和分散性能，同樣會使整個電網(wǎng)存在安全隱患。當配電網(wǎng)處于短路狀態(tài)時，光伏發(fā)電系統(tǒng)中的所有部件會集中向短路位置流入電流[4]，從而導致短路處的電流瞬時流量變大，對電力安全造成嚴重危害，也就是說，光伏發(fā)電如果在使用后連接到配電網(wǎng)，會使電路中的電流發(fā)生一些變化[5]。

3.2 檢維修問題

利用光伏發(fā)電技術接入配電網(wǎng)中，在正常情況下都是在用電戶處并網(wǎng)。因此，只要負載和輸出相同，就會出現(xiàn)孤島效應問題。此時，如果有檢修人員對電網(wǎng)進行檢維修作業(yè)時，只要配電網(wǎng)中的光伏發(fā)電設備沒有采取正常的保護措施，就會給檢修人員的人身安全帶來極大的危險[6]。

3.3 計量問題

當光伏發(fā)電技術光伏發(fā)電技術通入配電網(wǎng)時，普通家庭如果想要使用的話，必須要安裝成一套完整的光伏發(fā)電計量表，就目前而言無論從技術角度還是設備角度都很難杜絕出現(xiàn)漏電和偷電行為的出現(xiàn)，因此在很大程度上難以保證用電量的準確性，給工作人員的采集帶來了很大困難。

4 解決光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)問題的措施

4.1 解決保護問題

在電網(wǎng)發(fā)生短路時，根據(jù)光伏發(fā)電原理可知，此時的電流不是很大，在光伏發(fā)電下游發(fā)生短路時一般會減少和保障電流效應，與之對應的縮小的區(qū)域和光伏發(fā)電的容量密切相關[7]。因此，光伏發(fā)電并網(wǎng)后，無須對電站內(nèi)的10kV 開關增加其他保障措施。通過對保護定值應用的不斷完善，可以起到很好的作用。

4.2 解決維護安全問題

在光伏發(fā)電技術中的孤島效應在一定程度上很難避免。現(xiàn)階段還沒有很好的改進和監(jiān)管辦法，只能不斷檢查和完善相關政策，提高檢維修人員的安全意識。在工作過程中，通過協(xié)商決策，規(guī)劃配電網(wǎng)光伏發(fā)電的維護問題，在技術和安全方面加強管控，盡可能減少影響因素的發(fā)生，消除安全風險。

4.3 解決計量問題

在用電過程中，計量問題一直是存在爭議最大的，為了更好地解決該問題，我們可以通過相應的法律宣傳以及組相應的普法活動，普遍普及老百姓的法律意識，積極的對《電力法》和用電系統(tǒng)傳播到每一個家庭，并通過多媒體等多方面的形式來組織用戶定期學習，使人們能夠深入了解盜電的違法行為。在進行普法的同時，也可以適當建立電力監(jiān)控系統(tǒng)，對用電情況進行監(jiān)控，對損壞情況進行報警或記錄，不斷完善監(jiān)控設備，加強對用電情況的監(jiān)督和指導，建立科學完善的計量體系，為人與社會的和諧發(fā)展提供安全保障。

5 結(jié)語

本文對光伏發(fā)電系統(tǒng)接入配電網(wǎng)的相關技術進行分析，提出了光伏發(fā)電接入配電網(wǎng)的條件與考慮因素，為配電網(wǎng)中光伏發(fā)電技術提供了理論指導和實際參考經(jīng)驗[8]。

如今，電網(wǎng)系統(tǒng)不斷發(fā)展，在以后光伏發(fā)電將通過與更多的形式與配電網(wǎng)的銜接，通過不斷完善光伏發(fā)電技術，建立一個科學、健康的配電網(wǎng)系統(tǒng)。在配合配電網(wǎng)開發(fā)建設的同時，如何最大限度地發(fā)揮和實現(xiàn)光伏發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)勢，還需要在實踐中不斷探索。