對(duì)太陽(yáng)能光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的分析

摘 要：隨著能源枯竭、環(huán)境污染等社會(huì)性問(wèn)題的不斷惡化，人們對(duì)于太陽(yáng)能、風(fēng)能、生物能等可再生清潔能源的重視程度變得越來(lái)越高，而光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)作為太陽(yáng)能發(fā)電中的一種形式，也因此得到了更為廣泛的應(yīng)用。為此，本文對(duì)太陽(yáng)能光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的定義與原理進(jìn)行了介紹，并從光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的分類、結(jié)構(gòu)、優(yōu)勢(shì)等方面展開(kāi)了分析，希望能夠?qū)夥⒕W(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)展起到一定幫助。

關(guān)鍵詞：太陽(yáng)能；光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)；清潔能源

引言：

在節(jié)能環(huán)保與可持續(xù)發(fā)展理念的引導(dǎo)下，現(xiàn)代社會(huì)的可再生清潔能源種類與應(yīng)用技術(shù)雖然比較多，但相比于其他的可再生清潔能源應(yīng)用技術(shù)，光伏發(fā)電在清潔性、可再生性、分布范圍、適用區(qū)域、建設(shè)難度等方面都具有著非常顯著的優(yōu)勢(shì)，因此，對(duì)于太陽(yáng)能光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的研究是非常具有現(xiàn)實(shí)意義的。

一、太陽(yáng)能光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)概述

太陽(yáng)能光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)實(shí)際上也就是利用太陽(yáng)能進(jìn)行發(fā)電，同時(shí)利用并網(wǎng)逆變器等相關(guān)設(shè)備對(duì)太陽(yáng)能組件所產(chǎn)生的直流電進(jìn)行轉(zhuǎn)換，使其成為符合市電電網(wǎng)要求、能夠供用戶直接使用的交流電，并最終接入到公共電網(wǎng)之中的一種發(fā)電系統(tǒng)。一般來(lái)說(shuō)，太陽(yáng)能發(fā)電可以分為光伏發(fā)電與光熱發(fā)電兩種，而太陽(yáng)能光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)則正是光伏發(fā)電中的一種，這種發(fā)電系統(tǒng)是通過(guò)逆變器與電網(wǎng)建立連接，因此可以將電網(wǎng)作為儲(chǔ)能單元，而無(wú)需通過(guò)蓄電池來(lái)存儲(chǔ)電能，與同于太陽(yáng)能光伏發(fā)電的獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)相比具有著較大的優(yōu)勢(shì)[1]。同時(shí)，由于發(fā)電系統(tǒng)所產(chǎn)生的電能夠直接是輸送到電網(wǎng)之中，因此并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)既可以應(yīng)用集中式的大型發(fā)電站，作為國(guó)家級(jí)發(fā)電站進(jìn)行統(tǒng)一的電力調(diào)度，同時(shí)也可以作為分散式的小型發(fā)電系統(tǒng)應(yīng)用于公共建筑、住宅小區(qū)等領(lǐng)域，這使得光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的應(yīng)用范圍非常之廣，推廣起來(lái)也是比較容易的。

另外從原理的角度來(lái)看，光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)主要是利用了光生伏打效應(yīng)，從而將太陽(yáng)輻射能量轉(zhuǎn)化為了電能，在發(fā)電系統(tǒng)正常運(yùn)行的狀態(tài)下，太陽(yáng)光會(huì)直接照射在太陽(yáng)能電池中的半導(dǎo)體材料上，同時(shí)由于半導(dǎo)體材料具有著電子特性，因而其內(nèi)部會(huì)在太陽(yáng)光的照射下形成內(nèi)建靜電場(chǎng)，最終在外電路中產(chǎn)生電壓和電流，完成光能向電能的轉(zhuǎn)化，而轉(zhuǎn)化后的電能則會(huì)通過(guò)逆變器輸送到電網(wǎng)之中。

二、太陽(yáng)能光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的分類

從目前來(lái)看，太陽(yáng)能光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的類別是比較多的，從系統(tǒng)功能的角度來(lái)看，我們可以將光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)分為可調(diào)度式發(fā)電系統(tǒng)與不可調(diào)度式發(fā)電系統(tǒng)兩種，二者的區(qū)別在于可調(diào)度式發(fā)電系統(tǒng)具有蓄電池組，能夠?qū)l(fā)電系統(tǒng)產(chǎn)生的電能存儲(chǔ)到蓄電池當(dāng)中存儲(chǔ)起來(lái)，并根據(jù)實(shí)際需求來(lái)決定并入電網(wǎng)或是在閉路系統(tǒng)中單獨(dú)使用，同時(shí)也可以自定義并網(wǎng)功率與系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間，而不可調(diào)度式發(fā)電系統(tǒng)則只能夠直接接入到電網(wǎng)中或是單獨(dú)使用。另外，不可調(diào)度式發(fā)電系統(tǒng)還可以具體分為有逆流發(fā)電系統(tǒng)、無(wú)逆流發(fā)電系統(tǒng)、切換型發(fā)電系統(tǒng)幾種，其中有逆流發(fā)電系統(tǒng)是指能夠?qū)崿F(xiàn)電網(wǎng)供電與向電網(wǎng)供電的發(fā)電系統(tǒng)，這種發(fā)電系統(tǒng)能夠通過(guò)對(duì)電能是否充足的判斷來(lái)選擇由發(fā)電系統(tǒng)向電網(wǎng)供電還是由電網(wǎng)向負(fù)載供電，從而保證電力供應(yīng)的穩(wěn)定性，并避免電能的浪費(fèi)。無(wú)逆流發(fā)電系統(tǒng)不會(huì)向電網(wǎng)供電，其產(chǎn)生的電能僅供應(yīng)內(nèi)部負(fù)載的電力需求，但在電能不足的情況下，仍然可以由電網(wǎng)代替發(fā)電系統(tǒng)向負(fù)載供電[2]。而與有逆流發(fā)電系統(tǒng)、無(wú)逆流發(fā)電系統(tǒng)相比，切換式發(fā)電系統(tǒng)則顯得更為靈活，這種發(fā)電系統(tǒng)存在電網(wǎng)供電與發(fā)電系統(tǒng)單獨(dú)供電兩種，由于太陽(yáng)能發(fā)電會(huì)受到天氣因素以及故障因素的影響，因此當(dāng)光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電量較低時(shí)，系統(tǒng)會(huì)直接切換到電網(wǎng)供電狀態(tài)，而當(dāng)電網(wǎng)出現(xiàn)停電、限電等情況時(shí)，則會(huì)切回到獨(dú)立運(yùn)行狀態(tài)，由光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)單獨(dú)供電。這些不同類型的光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)有著不同的優(yōu)勢(shì)，但也存在著一定的局限性，因此旺旺會(huì)應(yīng)用于不同領(lǐng)域，例如可調(diào)度光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)擁有儲(chǔ)能裝置，因此主要用于應(yīng)急負(fù)載的供電系統(tǒng)，而無(wú)逆流供電系統(tǒng)則多用于廠房、辦公大樓、圖書(shū)館等獨(dú)立建筑的空調(diào)系統(tǒng)[3]。

三、太陽(yáng)能光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的構(gòu)成

（一）光伏組件

太陽(yáng)能光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的組成部分有很多，而光伏組件正是其中最為重要的部分之一，由于太陽(yáng)能電池的電壓較低，因而光伏組件，通常會(huì)由多個(gè)太陽(yáng)能電池共同構(gòu)成，并通過(guò)導(dǎo)線將不同的電池連接起來(lái)。目前的太陽(yáng)能電池主要有單晶硅電池、多晶硅電池、非晶體電池以及化合物薄膜幾種，不同類型電池的材料、性能特點(diǎn)、生產(chǎn)方法以及成本都有著很大的差異，例如單晶硅電池的體積較小、穩(wěn)定性更好，但成本卻比較高，而非晶體電池雖然成本低、生產(chǎn)方法簡(jiǎn)單，但在性能上比較差。

（二）匯線盒與匯流箱

匯線盒主要用于對(duì)光伏組件串的匯集，能夠?qū)夥M件的輸出電壓進(jìn)行準(zhǔn)確控制，從而保證逆變器的工作效率，同時(shí)對(duì)于光伏組組件的串聯(lián)也是比較重要的。而匯流箱則是與匯流箱相連接，主要是用于光伏組件的保護(hù)以及對(duì)直流量的監(jiān)控，對(duì)于發(fā)電系統(tǒng)安全性與可靠性有著直接的影響，具體包括斷流器、熔斷器、二極管等等。

（三）逆變器

逆變器作為光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)與電網(wǎng)間的連接以及直流電向交流電的轉(zhuǎn)換裝置，其在太陽(yáng)能光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中的作用是非常關(guān)鍵的。目前的逆變器主要分為正弦波逆變器與方波逆變器兩種，其中正弦波逆變器的失真度較低，因此適用于大型的集中式光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，而方波逆變器的失真度相對(duì)較高，主要應(yīng)用于分散式的小型光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)。而從實(shí)際應(yīng)用的角度上來(lái)看，在太陽(yáng)能電池價(jià)格普遍較高的今天，逆變器必須要盡量提高其效率，從而為系統(tǒng)的整體發(fā)電效率提供保障，否則就要想滿足負(fù)載的電壓與電能需求，就必須要增加太陽(yáng)能電池，從而使應(yīng)用成本大大提高。同時(shí)也要對(duì)逆變器孤島效應(yīng)加以注意，以免造成用電設(shè)備、逆變器的損壞。

結(jié)束語(yǔ)：

總而言之，在太陽(yáng)能發(fā)電得到廣泛應(yīng)用的今天，光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的作用已經(jīng)得到了進(jìn)一步的提升，無(wú)論是分散式發(fā)電系統(tǒng)還是集中式發(fā)電站，都已經(jīng)體現(xiàn)出了很大的價(jià)值。而在未來(lái)，我們還需要對(duì)光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、原理、優(yōu)勢(shì)等進(jìn)行更加深入的認(rèn)識(shí)，并在此基礎(chǔ)上對(duì)光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行進(jìn)一步的優(yōu)化。

參考文獻(xiàn)

[1]貴佳豪，王貴鑫.太陽(yáng)能光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)應(yīng)用研究[J].科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新，2018（01）：185-187.

[2]周迎春，胡志軍，肖慧慧.太陽(yáng)能發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)[J].電子世界，2017（09）：150.

[3]孟陳.太陽(yáng)能光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)踐[J].安徽建筑，2016，23（05）：255-256.

作者簡(jiǎn)介

張敏（1982年 女），籍貫：山東德州，職稱和學(xué)歷：助理工程師，大學(xué)本科學(xué)歷，研究方向或?qū)I(yè)：太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)，單位（學(xué)校）名稱：力諾電力集團(tuán)股份有限公司。

（作者單位：力諾電力集團(tuán)股份有限公司）