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

李傲雷

摘要：近年來，經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，社會(huì)不斷進(jìn)步，隨著社會(huì)對(duì)清潔能源的需求大增，光伏并網(wǎng)引領(lǐng)了新型循環(huán)能源的盛行。大力發(fā)展太陽能光伏發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)是推動(dòng)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的重要切入點(diǎn)?；诖?，從太陽能光伏電池板、太陽能光伏控制器、并網(wǎng)逆變器和太陽能儲(chǔ)能裝置方面對(duì)光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)的重要結(jié)構(gòu)進(jìn)行剖析，然后從國(guó)內(nèi)、國(guó)外兩個(gè)角度對(duì)光伏發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)的現(xiàn)狀進(jìn)行分析，最后對(duì)其進(jìn)行前景展望，為光伏發(fā)電并網(wǎng)及其相關(guān)技術(shù)的普及保駕護(hù)航。

關(guān)鍵詞：光伏發(fā)電;并網(wǎng);相關(guān)技術(shù);發(fā)展現(xiàn)狀;展望

引言

隨著煤、石油等化石能源的儲(chǔ)備量越來越少，人類必須要面對(duì)能源危機(jī)這個(gè)現(xiàn)實(shí)情況。為了讓人類賴以生存的環(huán)境得到一定的改善，維持人和自然之間的和諧關(guān)系，各個(gè)國(guó)家都在新能源發(fā)展方面作出最大的努力。光伏發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)與水力發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電相比，具有沒有噪音、沒有污染、發(fā)生故障的概率低和護(hù)理比較簡(jiǎn)單方便等優(yōu)點(diǎn)，取之不盡、用之不竭的光能源可以給人們提供較好的光伏發(fā)電環(huán)境。現(xiàn)實(shí)數(shù)據(jù)顯示，光伏發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)成為目前比較新穎的一項(xiàng)技術(shù)，特別是大型化的光伏發(fā)電和并網(wǎng)化的光伏發(fā)電，共同承擔(dān)著發(fā)電的任務(wù)。

1光伏發(fā)電并網(wǎng)

①光伏發(fā)電并網(wǎng)概述，光伏發(fā)電是太陽能發(fā)電的一種方式，光伏發(fā)電主要是在微網(wǎng)中運(yùn)行的，以微網(wǎng)的形式并入到超高壓大電網(wǎng)中去，與其互為支撐。在我國(guó)，光伏發(fā)電并網(wǎng)一般都是集中式的國(guó)家電站，能將所有的電直接輸送到電網(wǎng)，并由電網(wǎng)輸送到千家萬戶?，F(xiàn)如今光伏發(fā)電并網(wǎng)最主要的方式就是小型分散型的并網(wǎng)光伏，這種光伏發(fā)電相比于電站來說，占地要少、投資小、建設(shè)速度快等特點(diǎn)。不僅如此，國(guó)家在這一方面還給予了相當(dāng)大的政策優(yōu)惠。②光伏發(fā)電并網(wǎng)的優(yōu)勢(shì)，首先，光伏發(fā)電并網(wǎng)采用的是清潔綠色的太陽能資源，不會(huì)對(duì)現(xiàn)有的資源進(jìn)行浪費(fèi)。在實(shí)際的使用過程中，也能夠更好的保護(hù)生態(tài)環(huán)境，符合我國(guó)可持續(xù)發(fā)展的要求。而傳統(tǒng)的發(fā)電模式是利用化石燃料進(jìn)行的，這種資源是有限的且短時(shí)間內(nèi)不可再生的，使用過程中還會(huì)對(duì)環(huán)境造成危害，因此光伏發(fā)電并網(wǎng)開始逐漸進(jìn)入人們的視野。其次，光伏發(fā)電并網(wǎng)的發(fā)電模式，節(jié)省了時(shí)間和空間上的投資建設(shè)成本，發(fā)電成本的降低有利于國(guó)家電網(wǎng)進(jìn)一步的發(fā)展。

2光伏發(fā)電并網(wǎng)及其相關(guān)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

2.1最大功率點(diǎn)跟蹤技術(shù)

通過運(yùn)用最大功率點(diǎn)跟蹤技術(shù)，可明確光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)所在的環(huán)境，分析環(huán)境中的溫度、光照等對(duì)并網(wǎng)造成的影響，并且還可繪制光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的特性曲線，然后在依據(jù)曲線的變化狀況，對(duì)并網(wǎng)光伏發(fā)電的最大功率點(diǎn)進(jìn)行相應(yīng)的跟蹤。同時(shí)，最大功率點(diǎn)跟蹤技術(shù)與光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)自身的運(yùn)行效率之間存在直接的關(guān)聯(lián)，例如常用的兩種跟蹤方法：①擾動(dòng)觀察法，在光伏并網(wǎng)發(fā)電時(shí)，通過設(shè)計(jì)小型擾動(dòng)，可比對(duì)擾動(dòng)前后的并網(wǎng)情況，獲得最大功率點(diǎn)位置，并網(wǎng)擾動(dòng)方式可控制輸出電壓，利用電壓差，還可形成擾動(dòng)，以跟蹤功率狀態(tài)。②電導(dǎo)增量法，瞬間電導(dǎo)數(shù)據(jù)與變化量是此類方法運(yùn)用的決定性因素，其能夠通過分析光伏列陣的曲線變化情況，獲得曲線的單峰值，并由此判斷出光伏并網(wǎng)是否處于最大值發(fā)電狀態(tài)。

2.2產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)激烈

在國(guó)際上，光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展就已經(jīng)有了較大的競(jìng)爭(zhēng)力，各國(guó)的光伏產(chǎn)業(yè)都在力爭(zhēng)上游，不斷研制出更多更好的產(chǎn)品。因此對(duì)于我國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)來說，突破國(guó)際上的封鎖，提高國(guó)際光伏產(chǎn)業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力是比較困難的。再說到國(guó)內(nèi)，光伏產(chǎn)業(yè)的利好前景使得眾多投資家趨之若鶩，因此我國(guó)的光伏產(chǎn)業(yè)在地域上就已經(jīng)分成了五個(gè)比較大的區(qū)域，分別為珠江三角洲區(qū)域、長(zhǎng)江三角洲區(qū)域、環(huán)渤海地區(qū)、中部地區(qū)以及西部地區(qū)。五大生產(chǎn)區(qū)域雖然有著各自不同的產(chǎn)品特色，但是在行業(yè)領(lǐng)域卻是重合的，因此國(guó)內(nèi)的光伏產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)激勵(lì)。這就很容易造成各企業(yè)公司之間的惡意競(jìng)爭(zhēng)，危機(jī)光伏產(chǎn)業(yè)在我國(guó)的發(fā)展。

2.3主要設(shè)備

逆變器的最大容量和最小的單位成本之間有著非常緊密的關(guān)系，較大容量的逆變器只要發(fā)現(xiàn)運(yùn)行有誤，就能直接對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生較大影響。因此，想要挑選更好的并網(wǎng)逆變器，就需要對(duì)處在實(shí)際運(yùn)用中的光伏發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行一定的考量，除此之外，還要對(duì)逆變器的容量進(jìn)行充分考慮。過壓和反極性保護(hù)都是并網(wǎng)逆變器的功能，對(duì)光伏系統(tǒng)中的逆變器展開相關(guān)檢查，能夠使用直流配電穩(wěn)定電池電流，保證數(shù)據(jù)能夠精準(zhǔn)地傳輸?shù)娇刂破魃?，進(jìn)而安全地運(yùn)行系統(tǒng)。把獨(dú)立網(wǎng)絡(luò)作為使用設(shè)備，同時(shí)運(yùn)用并網(wǎng)逆變器時(shí)也能使用這種方式。

2.4并網(wǎng)逆變器控制技術(shù)

并網(wǎng)逆變器可確保光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的靈活性，進(jìn)而使得工程的多樣化需求得以滿足，為太陽能始終處于最佳的轉(zhuǎn)換狀態(tài)提供保障。同時(shí)，逆變器還可控制光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的工作模式，為電流提供直接或間接控制的方法。近年來，隨著科學(xué)的迅速發(fā)展，間接與直接控制不斷融合發(fā)展，較好的發(fā)揮了間接、直接電流的控制效果，彌補(bǔ)了雙方的缺陷，融合之后的并網(wǎng)逆變器控制能夠?qū)崟r(shí)跟蹤電流變化情況，以保證電流的穩(wěn)定性。并網(wǎng)逆變器控制重點(diǎn)技術(shù)主要包括：①數(shù)字控制技術(shù)，該技術(shù)是并網(wǎng)逆變器控制技術(shù)的重要基礎(chǔ)，是一種熱電技術(shù)。②PID控制技術(shù)，其主要是采用全量、增量的方法支持逆變器的運(yùn)行，此類技術(shù)相對(duì)成熟。③重復(fù)+PI混合控制技術(shù)，此類技術(shù)具有復(fù)合的特征，能夠以復(fù)合的方式控制逆變器的運(yùn)行，從而確保逆變器的穩(wěn)定性。

3光伏發(fā)電并網(wǎng)及其相關(guān)技術(shù)發(fā)展展望

未來隨著光伏電價(jià)不斷下調(diào)，光伏產(chǎn)業(yè)不可避免地需要引入市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制，這也要求對(duì)相關(guān)技術(shù)研發(fā)工作進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，從而適應(yīng)產(chǎn)業(yè)變革的需要。未來光伏發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)發(fā)展的主要趨勢(shì)如下：集中式和組串式逆變器的功率不斷加大，效率提高，電壓等級(jí)升高，從而降低成本，減少損耗;微型逆變器等組件級(jí)產(chǎn)品越來越豐富，以適應(yīng)不同類型的市場(chǎng)需求;電網(wǎng)適應(yīng)能力不斷提高，例如低電壓穿越、高電壓穿越等功能不斷完善，具有高可靠性的保護(hù)功能;未來光伏逆變器將與互聯(lián)網(wǎng)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化，基于云端存儲(chǔ)和計(jì)算的數(shù)字化平臺(tái)將得到更為廣泛的應(yīng)用?？傮w來看，未來光伏逆變器將朝著更高效、更可靠、更智能化的方向發(fā)展。隨著大功率地面光伏電站的不斷建設(shè)，光伏監(jiān)控及能量管理系統(tǒng)勢(shì)必成為未來發(fā)展的重點(diǎn)方向之一。除了保證光伏發(fā)電系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行外，監(jiān)控系統(tǒng)未來還將肩負(fù)更多使命，例如控制電站運(yùn)行，降低光伏并網(wǎng)功率的波動(dòng)性，對(duì)光伏與水電、儲(chǔ)能等其他發(fā)電系統(tǒng)的多能互補(bǔ)協(xié)調(diào)控制，以及基于云數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程監(jiān)控等功能。此外，光伏高壓直流并網(wǎng)技術(shù)在未來將會(huì)逐步體現(xiàn)其優(yōu)勢(shì)，尤其對(duì)于西部偏遠(yuǎn)地區(qū)的大容量光伏電站，直流并網(wǎng)的優(yōu)勢(shì)更加明顯，相應(yīng)的直流并網(wǎng)設(shè)備的研究也將成為未來的研究熱點(diǎn)。

結(jié)語

綜上所述，光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)目前正向成熟化方向發(fā)展，并且逐漸成為電網(wǎng)系統(tǒng)的重要組成部分。作為來源廣泛的清潔能源，太陽能在光伏并網(wǎng)技術(shù)中的應(yīng)用必將越來越廣泛。太陽能光伏并網(wǎng)技術(shù)在并網(wǎng)發(fā)電中的占比必將越來越大。光伏發(fā)電技術(shù)的環(huán)境友好性以及技術(shù)可行性等決定性優(yōu)勢(shì)為它贏得了越來越多能源專家以及能源企業(yè)的青睞。能源專家以及能源機(jī)構(gòu)應(yīng)當(dāng)加大對(duì)太陽能光伏并網(wǎng)技術(shù)的開發(fā)力度以及研究力度，進(jìn)一步增強(qiáng)太陽能供電的穩(wěn)定性，延長(zhǎng)并網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)備的使用壽命，降低并網(wǎng)系統(tǒng)的使用成本。

參考文獻(xiàn)：

[1]趙俊林，秦虹，申雨慧.太陽能光伏發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)及其應(yīng)用[J].大眾標(biāo)準(zhǔn)化，2019（23）：47-48.

[2]賀金山，李雪.太陽能光伏發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用分析[J].科技風(fēng)，2020（5）：18.

[3]張麗，陳碩翼.光伏發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)[J].科技中國(guó)，2020（2）：18-21.