關(guān)于光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)分析

林世健

【摘要】光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)具有直接輸電的特點(diǎn)，是現(xiàn)代發(fā)電新技術(shù)中的主流代表。光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了光能向電能的轉(zhuǎn)化，促使電能可以快速接入到主電網(wǎng)內(nèi)，提高了電網(wǎng)供電的效率，而且體現(xiàn)了節(jié)能、高效的特性。光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)對(duì)技術(shù)的需求比較高，所以本文主要分析光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)。

【關(guān)鍵詞】光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)；關(guān)鍵技術(shù)；太陽(yáng)能

光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的主要來(lái)源是太陽(yáng)能，積極將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化成電能，在并網(wǎng)逆變器的作用下傳輸?shù)诫娔軆?nèi)，實(shí)現(xiàn)電能供應(yīng)。光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)內(nèi)的關(guān)鍵技術(shù)比較復(fù)雜，關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用目的是提高太陽(yáng)能的轉(zhuǎn)化率，解決我國(guó)電能資源中的消耗問(wèn)題，推進(jìn)清潔能源的利用率。光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)起到重要的作用，不僅深化了對(duì)太陽(yáng)能的應(yīng)用，更是改善了光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)境。

一、光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)

近幾年，光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的應(yīng)用比較光伏，尤其是光伏建筑的集成化發(fā)展，促進(jìn)了光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)展。為了保障光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的效率，需深化關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用，體現(xiàn)技術(shù)設(shè)計(jì)的重要性。結(jié)合光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的應(yīng)用，分析其中涉及到的關(guān)鍵技術(shù)，如下：

1、最大功率點(diǎn)跟蹤技術(shù)

最大功率點(diǎn)跟蹤主要是明確光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)所處的環(huán)境，分析環(huán)境中溫度、光照等因素對(duì)并網(wǎng)的影響，繪制光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的特性曲線，根據(jù)曲線的變化跟蹤并網(wǎng)光伏發(fā)電的最大功率點(diǎn)[1]。最大功率點(diǎn)跟蹤技術(shù)關(guān)系到光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行效率，例舉比較常用的兩類跟蹤方法，如：（1）擾動(dòng)觀察法，在光伏并網(wǎng)發(fā)電的過(guò)程中設(shè)計(jì)小型擾動(dòng)，比對(duì)擾動(dòng)前后的并網(wǎng)狀態(tài)，得出最大功率點(diǎn)的位置，并網(wǎng)擾動(dòng)的方法是控制輸出電壓，利用電壓差形成擾動(dòng)并跟蹤功率狀態(tài)；（2）電導(dǎo)增量法，此類方法中兩項(xiàng)決定性的因素是瞬間電導(dǎo)數(shù)據(jù)和變化量，分析光伏列陣的曲線變化，找出曲線的單峰值，由此判斷光伏并網(wǎng)是否處在最大值的發(fā)電狀態(tài)，電導(dǎo)增量檢查中需要確定一個(gè)特定的閾值E，當(dāng)最大功率處于±E的范圍內(nèi)時(shí)，即可找出并網(wǎng)發(fā)電的最大功率點(diǎn)。

2、并網(wǎng)逆變器控制技術(shù)

并網(wǎng)逆變器能夠保障光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的靈活性，滿足建筑工程的多樣化需求，確保太陽(yáng)能處于最佳的轉(zhuǎn)換狀態(tài)[2]。逆變器可以控制光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的工作模式，主要是為電流提供直接或間接控制的方法。近幾年，間接與直接控制融合發(fā)展，發(fā)揮間接、直接電流的控制作用，彌補(bǔ)雙方的不足之處，融合后的并網(wǎng)逆變器控制，可以隨時(shí)跟蹤電流變化，確保電流的穩(wěn)定性。分析并網(wǎng)逆變器控制中的重點(diǎn)技術(shù)，如：（1）數(shù)字控制，其為并網(wǎng)逆變器控制技術(shù)中的基礎(chǔ)，屬于一項(xiàng)熱電技術(shù)，如：差拍、滑模變等都屬于數(shù)據(jù)化控制的范疇；（2）PID控制，其對(duì)并網(wǎng)逆變器的控制比較成熟，利用全量、增量的方式支持逆變器的運(yùn)行；（3）重復(fù)+PI混合控制，此類控制方式在并網(wǎng)逆變器中，具有復(fù)合的特性，通過(guò)復(fù)合的方式控制逆變器的運(yùn)行，保障逆變器的穩(wěn)定性。

3、并網(wǎng)發(fā)電功率預(yù)測(cè)

并網(wǎng)發(fā)電功率預(yù)測(cè)，其可降低外界因素對(duì)光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的干擾，有利于維護(hù)光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的整體水平[3]。并網(wǎng)發(fā)電功率預(yù)測(cè)的方式分為直接和間接兩種，找出可能影響光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的因素，如：云量、光照角度等，提高光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的轉(zhuǎn)化率，全面預(yù)測(cè)并網(wǎng)發(fā)電的功率，還可借助模型篩選功率預(yù)測(cè)的數(shù)據(jù)，嚴(yán)格處理預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)，完善光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中的功率預(yù)測(cè)。以云量影響因素為例，分析并網(wǎng)發(fā)電功率的預(yù)測(cè)，云量越多，對(duì)并網(wǎng)發(fā)電功率的影響越大，即會(huì)降低光伏并網(wǎng)發(fā)電的效率，而且云量是光伏并網(wǎng)發(fā)電的一大影響因素，所以采取并網(wǎng)發(fā)電功率預(yù)測(cè)的方式，規(guī)劃云量影響下的發(fā)電設(shè)置，有目的的提高太陽(yáng)能的轉(zhuǎn)化效率。

二、分布式電源并網(wǎng)技術(shù)

光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)利用分布式電源并網(wǎng)技術(shù)（以下簡(jiǎn)稱DER并網(wǎng)技術(shù)），直接接入到配電網(wǎng)內(nèi)，實(shí)現(xiàn)發(fā)電與用電的一體化運(yùn)行，屬于一種自發(fā)自用的配電網(wǎng)。分布式電源并網(wǎng)技術(shù)的核心是分布式光伏發(fā)電，在220V和380V的配電網(wǎng)內(nèi)較為常用，有效降低了配電網(wǎng)的能源分配，體現(xiàn)了節(jié)能降耗的思想。分布式電源并網(wǎng)技術(shù)加快了光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)展速度，對(duì)其做如下分析：

1、分布式電源并網(wǎng)技術(shù)的接入方案

DER并網(wǎng)技術(shù)接入配電網(wǎng)時(shí)，需要考慮DER并網(wǎng)技術(shù)的容量與配電網(wǎng)是否匹配，例如：DER并網(wǎng)技術(shù)容量<250kVA時(shí)，接入380V或400V的配電網(wǎng)中，將DER并網(wǎng)技術(shù)的容量與配電網(wǎng)進(jìn)行匹配，設(shè)計(jì)出科學(xué)的接入方案，接入時(shí)基本采用聯(lián)絡(luò)線的連接方式，DER并網(wǎng)技術(shù)連接配電網(wǎng)的變電所，或者接入就近的配電網(wǎng)內(nèi)，同時(shí)還要設(shè)計(jì)并網(wǎng)保護(hù)，DER并網(wǎng)技術(shù)中采用的是孤島保護(hù)，孤島裝置提供主動(dòng)和被動(dòng)式保護(hù)，確保光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的安全，當(dāng)并網(wǎng)逆變器檢測(cè)到危險(xiǎn)時(shí)會(huì)自動(dòng)切斷分布式光伏供電，以此來(lái)保護(hù)人員安全，而逆變器的電壓可由配電網(wǎng)提供。

2、分布式電源并網(wǎng)技術(shù)的接入標(biāo)準(zhǔn)

DER并網(wǎng)技術(shù)接入配電網(wǎng)時(shí)，要按照相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，通過(guò)技術(shù)規(guī)程指導(dǎo)DER并網(wǎng)技術(shù)與配電網(wǎng)的連接，落實(shí)光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行。我國(guó)在光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的接入方面，使用了《分布式功能系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)程》，要求DER并網(wǎng)技術(shù)遵循規(guī)程內(nèi)的要求，規(guī)范接入技術(shù)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。我國(guó)在DER并網(wǎng)技術(shù)接入中，可引進(jìn)發(fā)達(dá)國(guó)家的標(biāo)準(zhǔn)，目的是保障接入的標(biāo)準(zhǔn)性，強(qiáng)調(diào)光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。DER并網(wǎng)技術(shù)按照標(biāo)準(zhǔn)接入配電網(wǎng)，可以保證光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的電能質(zhì)量，還能控制諧波危害，預(yù)防配電網(wǎng)中的電壓偏差問(wèn)題，促使光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的各項(xiàng)數(shù)據(jù)均處于額定狀態(tài)。

三、基于關(guān)鍵技術(shù)光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，需要達(dá)到完整的系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)，控制太陽(yáng)光在光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中的應(yīng)用，在降低系統(tǒng)消耗的基礎(chǔ)上，提高電能質(zhì)量。

光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心是軟件部分，也就是控制器的應(yīng)用，其可控制發(fā)電系統(tǒng)內(nèi)的資源分配，規(guī)范發(fā)電系統(tǒng)的軟件程序，由此按照光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的實(shí)際情況，調(diào)整并控制軟件程序，促使其符合電能需求[4]。例如：光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中的數(shù)字處理單元，此類控制器能夠保持獨(dú)立運(yùn)行的狀態(tài)，不會(huì)對(duì)光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)內(nèi)的其他軟件造成干擾，而且本身性能穩(wěn)定，準(zhǔn)確的處理光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)資源。

光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵技術(shù)，可以借助實(shí)驗(yàn)檢測(cè)的方法，確保具備光伏發(fā)電的控制條件，滿足光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的各項(xiàng)需求，最主要的是維護(hù)發(fā)電系統(tǒng)的穩(wěn)定性，規(guī)避外界因素造成的干擾。

結(jié)束語(yǔ)

光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)，是太陽(yáng)能發(fā)電中的核心，促使光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)具有實(shí)踐的特性，同時(shí)輔助模型及系統(tǒng)設(shè)計(jì)，滿足現(xiàn)代電網(wǎng)的基本需求。光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)非常注重關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用，目的是維護(hù)光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的準(zhǔn)確度及穩(wěn)定性，以免光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)出現(xiàn)運(yùn)行誤差，為電網(wǎng)系統(tǒng)提供高質(zhì)量的電能資源。

參考文獻(xiàn)

[1]尹靜.光伏并網(wǎng)逆變器的研究及可靠性分析[D].山東大學(xué)，2009.

[2]王章權(quán).1KW光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)[D].浙江大學(xué)，2006.

[3]王曉曦.光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的研究[D].哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2009.

[4]許方圓.光伏并網(wǎng)系統(tǒng)中的非線性現(xiàn)象分析[D].太原理工大學(xué)，2011.