光伏發(fā)電并網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)及對(duì)策探究

杜秋霞 范林建 陸黎芳

摘要： 光伏發(fā)電的核心思路是將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能，一方面增加了電能儲(chǔ)備量，另一方面也實(shí)現(xiàn)了能源的循環(huán)利用。隨著該發(fā)電技術(shù)的不斷成熟，其運(yùn)行方式的發(fā)展也呈現(xiàn)出了多樣化趨勢(shì)。目前不僅可以進(jìn)行獨(dú)立設(shè)備運(yùn)行，而且還能實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)運(yùn)行。作為電力市場(chǎng)的新生軍，太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)既為環(huán)境保護(hù)提供了有效支持，而且充分保障了電能的供應(yīng)量。因此值得進(jìn)行深入探究與探討。

關(guān)鍵詞：光伏發(fā)電并網(wǎng);關(guān)鍵技術(shù);對(duì)策

引言

隨著我國(guó)電力事業(yè)的不斷發(fā)展，光伏發(fā)電技術(shù)的不斷進(jìn)步，摒棄傳統(tǒng)供電方式發(fā)展新技術(shù)開發(fā)新的電力資源是社會(huì)發(fā)展的必然要求。光伏發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)屬于前沿技術(shù)，目前仍有很多不足，在諸多方面仍需改進(jìn)，例如，光電轉(zhuǎn)化損耗、接入網(wǎng)技術(shù)、電流變換技術(shù)等方面。但是相信隨著科技的進(jìn)步，光伏發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)必然會(huì)愈加豐富和完善，必將為社會(huì)的和諧可持續(xù)發(fā)展作出重要貢獻(xiàn)。

1光伏發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)概述

太陽(yáng)能資源因其自身特點(diǎn)在能量?jī)?chǔ)備方面具有天然優(yōu)勢(shì)。將其通過光伏板轉(zhuǎn)化為電能，不僅可以降低發(fā)電機(jī)的使用頻率，而且避免了環(huán)境污染的相關(guān)問題。在光照十分充足的地區(qū)，太陽(yáng)能的狀態(tài)也可以提前進(jìn)行預(yù)測(cè)。在技術(shù)應(yīng)用逐步趨于成熟的過程中，該技術(shù)自身也得到了長(zhǎng)足的發(fā)展。在未來的發(fā)展過程中，該技術(shù)會(huì)不斷提升太陽(yáng)能的利用效率，因此來滿足人們不斷增長(zhǎng)的用電需求，此外，通過科學(xué)的方式擴(kuò)大并網(wǎng)發(fā)電的規(guī)模也能進(jìn)一步提高電能并網(wǎng)的效率。在并網(wǎng)發(fā)展過程中，要實(shí)現(xiàn)電能儲(chǔ)存環(huán)境的良好保護(hù)，避免受到諧波干擾。與此同時(shí)，也應(yīng)該注重預(yù)防動(dòng)態(tài)干擾，對(duì)各類干擾源進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。只有并網(wǎng)系統(tǒng)始終保持較高的清潔度，才能使并網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)生穩(wěn)定的功效，并不斷實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)技術(shù)的突破。

2光伏發(fā)電并網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)

2.1逆變轉(zhuǎn)換裝置控制技術(shù)

在光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)中，逆變轉(zhuǎn)換裝置是核心組件，它的作用是進(jìn)行光電的能量轉(zhuǎn)換，逆變轉(zhuǎn)換裝置控制技術(shù)在光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中有著非常重要的意義。其采用直接或者間接的控制方式，通過實(shí)現(xiàn)對(duì)電流的控制，確保光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)和接入電網(wǎng)的電流一致性。同時(shí)，為了防止單一方式應(yīng)用中存在的不足，該裝置還會(huì)對(duì)電流變化進(jìn)行動(dòng)態(tài)記錄，保證了電流電壓的穩(wěn)定性。這對(duì)于在光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)中形成最佳功率提供了良好的保障。同時(shí)，該裝置還可以及時(shí)迎合工程發(fā)展需求，引導(dǎo)太陽(yáng)能投入最佳的轉(zhuǎn)換狀態(tài)，進(jìn)而提升太陽(yáng)能資源的應(yīng)用率。光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)的核心技術(shù)主要集中在光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)中的逆變轉(zhuǎn)換裝置的技術(shù)上，這些重要技術(shù)有的目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)，有的還在試驗(yàn)論證中。除此之外，光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)還包括很多重要的控制策略機(jī)制，例如，脈寬控制策略、系統(tǒng)過載短路保護(hù)機(jī)制絕緣策略等。

2.2功率跟蹤技術(shù)

功率跟蹤技術(shù)是要尋找并跟蹤最大功率點(diǎn)，即在綜合測(cè)定光伏發(fā)電系統(tǒng)所處的溫度環(huán)境、濕度環(huán)境、光照因素的前提下，實(shí)現(xiàn)對(duì)光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)的控制調(diào)節(jié)，同時(shí)根據(jù)系統(tǒng)自身的運(yùn)行特點(diǎn)繪制系統(tǒng)工作曲線圖，并依據(jù)曲線圖的變化對(duì)系統(tǒng)中各功率點(diǎn)的檢測(cè)進(jìn)行跟蹤。實(shí)現(xiàn)功率跟蹤技術(shù)的方法主要有：

2.2.1干擾法

此方法是對(duì)系統(tǒng)電壓的控制，觀察功率變化趨勢(shì)，通過不斷改變電壓直到功率不再增加為止。干擾法因?yàn)楸容^容易實(shí)現(xiàn)，所以這是目前最常見的功率跟蹤方法。

2.2.2電導(dǎo)法

此方法通過對(duì)電導(dǎo)的控制，漸進(jìn)式地調(diào)整電壓電流來達(dá)到跟蹤的目的。此方法計(jì)算量較大，相比于干擾法數(shù)據(jù)分析量大，對(duì)跟蹤中條件變化得相應(yīng)較快。

2.2.3掃描法

此方法通過電流掃描的方式來測(cè)定系統(tǒng)的電流電壓變化關(guān)系，在進(jìn)行多次實(shí)施后更新電流電壓變化關(guān)系，依此來跟蹤功率點(diǎn)。

2.3分布式光伏發(fā)電技術(shù)

分布式光伏發(fā)電技術(shù)是通過對(duì)接受電能的分配，來實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出用電的分配，在接受或輸出電力不足的情況下，可以與用電電網(wǎng)進(jìn)行交換調(diào)節(jié)。分布式光伏發(fā)電技術(shù)組件主要包括：光能電池組、系統(tǒng)保護(hù)裝置、電流回路、逆變轉(zhuǎn)換裝置。其中，光能電池組是核心組件，工作原理亦是將接收到的光能轉(zhuǎn)化成電能，并通過逆變轉(zhuǎn)換裝置將電流轉(zhuǎn)化成交流電形式，實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)輸入符合要求電流的目的。

2.4并網(wǎng)發(fā)電功率預(yù)測(cè)

此技術(shù)在全面分析系統(tǒng)及其運(yùn)行環(huán)境的基礎(chǔ)上，發(fā)揮預(yù)測(cè)作用，盡可能地找出可能影響系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的不利因素，然后采取相應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施消除不利影響，這樣能夠保障系統(tǒng)運(yùn)行，提升系統(tǒng)光電轉(zhuǎn)化效率。分析預(yù)測(cè)的方式主要有兩種，即直接式與間接式，具體需要依照系統(tǒng)運(yùn)行選取最適合的方式，確定出相應(yīng)的影響因素。常見影響因素主要包含了云量、照射時(shí)間、照射角度等。在確定因素后，再繼續(xù)對(duì)系統(tǒng)轉(zhuǎn)化率、發(fā)電功率進(jìn)行分析，并在數(shù)據(jù)模型的支持下進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與處理。當(dāng)云量過多可能會(huì)使發(fā)電功率降低，因此，依照云量的具體情況對(duì)發(fā)電裝置進(jìn)行合理設(shè)置可以有效提升對(duì)太陽(yáng)能資源的應(yīng)用率，實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能向電能的迅速轉(zhuǎn)化。

3光伏發(fā)電并網(wǎng)的使用注意事項(xiàng)

3.1 諧波

在發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)中進(jìn)行的能量轉(zhuǎn)換符合電網(wǎng)的電能需求，同時(shí)也需要符合以下條件：一，并網(wǎng)中的電流與電網(wǎng)中的電流應(yīng)保持頻率和相位上的一致;二，都應(yīng)該屬于正弦波。當(dāng)并網(wǎng)和電網(wǎng)產(chǎn)生相互作用后，可能會(huì)在并網(wǎng)系統(tǒng)中引發(fā)諧波，從而造成污染。目前，電網(wǎng)工作對(duì)電網(wǎng)諧波已經(jīng)有了明確的規(guī)定，即在應(yīng)用發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)時(shí)，需要對(duì)諧波問題作深入研究。不僅要對(duì)諧波進(jìn)行細(xì)致分析，評(píng)估諧波對(duì)并網(wǎng)系統(tǒng)造成的損害，而且還應(yīng)該在接入系統(tǒng)之前，對(duì)諧波電流進(jìn)行合規(guī)檢測(cè)，只有讓電流達(dá)到預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)才能開展后續(xù)操作。如果諧波已經(jīng)產(chǎn)生了干擾作用，就需要安裝濾波器來剔除諧波。

3.2 電壓波動(dòng)

電壓波動(dòng)會(huì)對(duì)發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用產(chǎn)生較大影響。由于并網(wǎng)系統(tǒng)的輸出功率與太陽(yáng)光強(qiáng)度成正相關(guān)，因此不同時(shí)間段的輸出功率也會(huì)有所不同，在夜間通常不會(huì)產(chǎn)生功率。因此，在應(yīng)用該技術(shù)時(shí)，要不斷對(duì)外界的影響因素做調(diào)節(jié)，避免太陽(yáng)光強(qiáng)度、季節(jié)以及氣候等因素對(duì)整體的運(yùn)行環(huán)境產(chǎn)生干擾。

4未來展望

光伏發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)的市場(chǎng)潛力巨大，但是由于受環(huán)境以及地域因素影響，其推廣應(yīng)用效果還有一定上升空間。雖然在一些區(qū)域能夠成熟應(yīng)用，但與供電系統(tǒng)之間的匹配上仍存在一些問題。相關(guān)人員應(yīng)將太陽(yáng)能光伏發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用的重點(diǎn)放在以下兩個(gè)方面： 其一，提高資源使用效率。要以用戶用電需求為基礎(chǔ)，合理拓展太陽(yáng)能光伏發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用范圍，在確保太陽(yáng)能能夠穩(wěn)定供應(yīng)的前提下，研究如何進(jìn)一步提升光伏組件的能量轉(zhuǎn)換效率; 其二，維護(hù)電能環(huán)境，避免諧波以及動(dòng)態(tài)干擾。逆變器在轉(zhuǎn)換太陽(yáng)能為電能的過程中會(huì)產(chǎn)生大量諧波，加大并網(wǎng)系統(tǒng)的電壓畸變率，影響供電安全性以及發(fā)電穩(wěn)定性。因此，要采取有效措施，保護(hù)并網(wǎng)系統(tǒng)的清潔度，加強(qiáng)諧波檢測(cè)排查，從而提高電網(wǎng)穩(wěn)定性，推動(dòng)太陽(yáng)能光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)向優(yōu)質(zhì)化、規(guī)范化發(fā)展。

結(jié)束語(yǔ)

隨著新型節(jié)能材料以人工太陽(yáng)能技術(shù)的不斷進(jìn)步，太陽(yáng)能光伏發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用前景一片大好。相關(guān)企業(yè)以及主管部門應(yīng)致力于相關(guān)發(fā)電設(shè)備的優(yōu)化升級(jí)，加大科研投資，拓展該技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域，減少不可再生資源的消耗，為社會(huì)發(fā)展以及居民生活提供綠色、高效、安全的能源供給，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)與生態(tài)環(huán)境保護(hù)協(xié)調(diào)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]范家銘，夏向陽(yáng).光伏發(fā)電并網(wǎng)的有功功率控制策略[J].電力科學(xué)與技術(shù)學(xué)報(bào)，2019，34（04）：123-128+147.

[2]趙俊林，秦虹，申雨慧.太陽(yáng)能光伏發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)及其應(yīng)用[J].大眾標(biāo)準(zhǔn)化，2019（17）：47-48.

[3]梁波，王旭東，馮延坤.分布式光伏發(fā)電對(duì)電網(wǎng)的影響及應(yīng)對(duì)措施[J].電世界，2019，60（12）：9-13.

[4]陳杰，孟祥飛，賀佳佳，張杰.光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)最大功率跟蹤控制方法[J].中國(guó)高新科技，2019（23）：32-34.