光伏發(fā)電并網(wǎng)及其相關(guān)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與展望分析

【摘要】本文對(duì)光伏發(fā)電并網(wǎng)進(jìn)行簡(jiǎn)要概述，分析其應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，并探究國(guó)內(nèi)外光伏發(fā)電并網(wǎng)及相關(guān)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，對(duì)這項(xiàng)技術(shù)未來發(fā)展前景進(jìn)行展望分析。

【關(guān)鍵詞】光伏發(fā)電;發(fā)電技術(shù);清潔能源

一、光伏發(fā)電并網(wǎng)概述

光伏發(fā)電并網(wǎng)中的光伏發(fā)電，是利用太陽能發(fā)電的一種新型能源發(fā)電形式。這種發(fā)電形式主要在微網(wǎng)中運(yùn)行，能夠通過微網(wǎng)將電量并入到超高壓電網(wǎng)中，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)之間的互為支撐。我國(guó)光伏發(fā)電并網(wǎng)，采用的是集中式國(guó)家電站，能夠?qū)⑺须娔苤苯虞斔偷诫娋W(wǎng)中，將電力供給給千家萬戶。隨著光伏發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，目前光伏發(fā)電已經(jīng)從國(guó)家電站式發(fā)電轉(zhuǎn)變?yōu)樾⌒头稚⑿筒⒕W(wǎng)光伏發(fā)電，這類發(fā)電具有占地小，投資小，建設(shè)速度快等特性，通過國(guó)家政策支持，實(shí)現(xiàn)了光伏發(fā)電的大面積推廣。

二、光伏發(fā)電并網(wǎng)的優(yōu)勢(shì)

（一）清潔能源應(yīng)用

光伏發(fā)電能夠應(yīng)用清潔干凈、具有可再生優(yōu)勢(shì)的太陽能能源作為發(fā)電基礎(chǔ)。不僅不會(huì)耗用不可再生資源，同時(shí)不會(huì)在發(fā)電過程中產(chǎn)生溫室氣體及污染物。通過應(yīng)用清潔能源，能夠有效的保護(hù)生態(tài)環(huán)境，滿足社會(huì)節(jié)約能源以及可持續(xù)發(fā)展的要求。

（二）節(jié)約發(fā)電成本

光伏發(fā)電并網(wǎng)能夠?qū)⒐夥l(fā)電產(chǎn)生的電能，并入進(jìn)大電網(wǎng)中，并為電能提供儲(chǔ)能裝置的存儲(chǔ)。這一過程能夠節(jié)約35%～45%的建設(shè)投資，極大的節(jié)約了發(fā)電成本。同時(shí)，由于儲(chǔ)能裝置省去了蓄電池的建設(shè)，因此能夠避免電網(wǎng)蓄電池的二次污染。

（三）抗干擾能力強(qiáng)

光伏發(fā)電并網(wǎng)采用的是分布式安裝，通過就地分散式的供電，靈活的實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的并入與退出。這樣能夠針對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)，提升抵御災(zāi)害的能力，改善抗干擾能力，確保電力系統(tǒng)能夠達(dá)到自身的負(fù)荷平衡，降低線路損耗。

（四）功能強(qiáng)大

光伏發(fā)電并網(wǎng)可以結(jié)合聯(lián)網(wǎng)太陽能，發(fā)揮調(diào)峰效用，在光伏應(yīng)用領(lǐng)域以及發(fā)電領(lǐng)域中實(shí)現(xiàn)強(qiáng)大的功能。

三、國(guó)內(nèi)外光伏發(fā)電并網(wǎng)及其相關(guān)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

（一）國(guó)外光伏發(fā)電并網(wǎng)及其相關(guān)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

針對(duì)光伏產(chǎn)業(yè)進(jìn)行的技術(shù)研究，一直在不斷的發(fā)展。國(guó)外在太陽電池以及組件的生產(chǎn)方面，平均年增長(zhǎng)率能夠達(dá)到33%，光伏產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成為發(fā)展最為迅速的高新產(chǎn)業(yè)之一。隨著光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，光伏發(fā)電并網(wǎng)在電力市場(chǎng)上逐漸占據(jù)了主導(dǎo)地位。光伏發(fā)電逐漸從偏遠(yuǎn)地區(qū)的特定區(qū)域發(fā)電，向市中心生活發(fā)電過度。21世紀(jì)以來，光伏發(fā)電并網(wǎng)，年并網(wǎng)容量增長(zhǎng)了44倍。僅2000年到2008年，八年期間，就由原有的187MW遞增到了12.95GW。在歐洲，2010年太陽能光伏容量達(dá)到3GW，到2020年太陽電池組件的年生產(chǎn)量已經(jīng)達(dá)到了54GW。日本是最早應(yīng)用光伏發(fā)電的國(guó)家之一。1999年起，已經(jīng)利用太陽能電池組件，完成光伏發(fā)電并網(wǎng)，太陽能電池組件生產(chǎn)超過美國(guó)，居于世界首位。并且，日本針對(duì)具體的光伏路線，作出了詳細(xì)的規(guī)劃，預(yù)計(jì)在2030年，累計(jì)安裝太陽電池組件容量達(dá)到1000GW。美國(guó)在2004年提出了“太陽電力未來”的線路規(guī)劃，加強(qiáng)了政府針對(duì)光伏電力的科研投入。在此之后每年的太陽能電池組件增長(zhǎng)率都能夠達(dá)到30%以上。2020年，美國(guó)電池組件容量達(dá)到36GW，預(yù)計(jì)到2030年累計(jì)達(dá)到200GW，太陽能發(fā)電總量達(dá)到3699億千瓦時(shí)。

（二）國(guó)內(nèi)光伏發(fā)電并網(wǎng)及其相關(guān)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

我國(guó)從1985年起，就展開了光伏器件的研究。直到80年代，引進(jìn)美國(guó)單硅太陽能電池及非晶體硅太陽能電池，才逐漸實(shí)現(xiàn)光伏器件的發(fā)展。1997年我國(guó)各類光伏系統(tǒng)總量已達(dá)到19MW，并先后建立了20千瓦以上的光伏電站7座。2010年，我國(guó)最大規(guī)模的光伏發(fā)電并網(wǎng)，于寧夏吳忠市太陽山舉行。這次并網(wǎng)采用了陽光電源大型并網(wǎng)逆變器，完成了三個(gè)大型光伏電站的并網(wǎng)發(fā)電。2020年，我國(guó)太陽能發(fā)電量將達(dá)到180萬千瓦。

光伏電能會(huì)由于太陽輻射照度和周圍的環(huán)境溫度，引起電能輸出的隨機(jī)性、間斷性和不確定性。因此，需要通過優(yōu)化技術(shù)，根據(jù)環(huán)境條件的不斷變化，促使光伏陣列輸出最大功率，提高發(fā)電效率。最大功率跟蹤點(diǎn)技術(shù)是目前最為常用的優(yōu)化技術(shù)，作為一種優(yōu)化算法，最大功率跟蹤點(diǎn)技術(shù)能夠通過最大功率跟蹤點(diǎn)控制器中的微處理芯片，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)法的選擇和計(jì)算。下面針對(duì)最大功率點(diǎn)跟蹤技術(shù)中常用的，恒定電壓法、擾動(dòng)觀測(cè)法，以及導(dǎo)納增量法進(jìn)行分析。

四、光伏發(fā)電并網(wǎng)及其相關(guān)技術(shù)展望

從國(guó)內(nèi)光伏發(fā)電并網(wǎng)及技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀來看，我國(guó)的光伏發(fā)電技術(shù)受到的制約較多。技術(shù)發(fā)展有很強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，但同時(shí)也存在一定的限制。早期的光伏系統(tǒng)主要應(yīng)用恒定電壓法，但是隨著電力電子及控制技術(shù)的發(fā)展，新型技術(shù)不斷獲得應(yīng)用，具有優(yōu)良跟蹤性能的導(dǎo)納增量法逐漸實(shí)現(xiàn)了在光伏發(fā)電并網(wǎng)中的應(yīng)用。未來光伏發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)會(huì)從單極逐漸向多極發(fā)展。不僅具有良好的控制及調(diào)節(jié)作用，同時(shí)能夠提升電網(wǎng)抗雷擊性能，增加消除尖波的性能。未來光伏發(fā)電并網(wǎng)的發(fā)展，將在光伏系統(tǒng)上進(jìn)一步完成優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的體積縮小、質(zhì)量減輕，同時(shí)將進(jìn)一步降低光伏系統(tǒng)的運(yùn)行成本，并提高光伏系統(tǒng)的可靠性。隨著光伏發(fā)電并網(wǎng)單極向多極的發(fā)展，電能轉(zhuǎn)換的技術(shù)也會(huì)隨之增加。光伏發(fā)電并網(wǎng)應(yīng)用的逆變器將進(jìn)一步發(fā)展出集中型、串級(jí)型、模塊集成型等多級(jí)結(jié)構(gòu)，適應(yīng)光伏發(fā)電并網(wǎng)的電能轉(zhuǎn)換技術(shù)，提高整個(gè)系統(tǒng)的效率。另外隨著光伏發(fā)電并網(wǎng)的發(fā)展，光伏電站容量將逐步增加，大型光伏電站在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及控制策略方面也會(huì)越發(fā)復(fù)雜，對(duì)最大功率跟蹤點(diǎn)技術(shù)中的算法，也需要進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)精確度的提升，不斷深化與計(jì)算機(jī)技術(shù)的融合，實(shí)現(xiàn)更加完善的計(jì)算方法。

五、結(jié)語

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，國(guó)家對(duì)于電力資源的需求越來越大。同時(shí)，社會(huì)對(duì)于資源保護(hù)的重視程度越來越強(qiáng)。開發(fā)新型技術(shù)、提升發(fā)電過程中清潔能源的應(yīng)用，已經(jīng)成為電力發(fā)展的重心。光伏發(fā)電并網(wǎng)在發(fā)電系統(tǒng)中的應(yīng)用，能夠提升發(fā)電技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性及高效性，能夠滿足社會(huì)節(jié)約能源的要求，今后也將進(jìn)一步完成發(fā)展和推廣。光伏發(fā)電并網(wǎng)作為一項(xiàng)創(chuàng)新型技術(shù)，必定會(huì)成為未來電力發(fā)展的主要方向。

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作者簡(jiǎn)介：

王小賓（1987-），男，漢族，遼寧錦州人，本科，工程師，中廣核太陽能（義縣）有限公司高臺(tái)子光伏電站，研究方向：光伏發(fā)電。