太陽(yáng)能光伏發(fā)電的并網(wǎng)控制技術(shù)探究

周亮

摘? 要： 隨著社會(huì)的發(fā)展和進(jìn)步，當(dāng)前階段的能源使用可持續(xù)問(wèn)題越來(lái)越緊張。依靠石油能源進(jìn)行的發(fā)電也需要重視創(chuàng)新和轉(zhuǎn)變。因此目前使用 可持續(xù)能源進(jìn)行的發(fā)電，實(shí)際已經(jīng)在一定程度上取代了石油能源的發(fā)電，但是在未能完全取代之前，仍是石油能源發(fā)電為主。所以清潔能源當(dāng)中的太陽(yáng) 能發(fā)電如何造福社會(huì)，就需要考慮太陽(yáng)能光伏發(fā)電的并網(wǎng)問(wèn)題。有效實(shí)施并網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能發(fā)電的并網(wǎng)，能夠保障社會(huì)的用電和推動(dòng)社會(huì)的可持續(xù)發(fā) 展。本文也更是基于此，研究和分析太陽(yáng)能光伏發(fā)電的并網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用。旨在通過(guò)具體的研究和分析，為太陽(yáng)能等的清潔能源早日代替石油能源發(fā)電提 供參考和借鑒，達(dá)到真正造福社會(huì)的目的。

關(guān)鍵詞： 太陽(yáng)能;光伏發(fā)電;并網(wǎng)控制技術(shù);探究

1 太陽(yáng)能光伏發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)的概述

太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)分為三種不同的類型。最初用的是離網(wǎng)系統(tǒng)，但由于 離網(wǎng)太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)不能直接向電網(wǎng)輸電，在市場(chǎng)中并不常見(jiàn)。市場(chǎng)上比 較常見(jiàn)的就是能直接輸電的并網(wǎng)太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)與混合太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)。

1.1? 并網(wǎng)太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)

目前，并網(wǎng)系統(tǒng)是市場(chǎng)上最常見(jiàn)的系統(tǒng)，也是最為國(guó)家所支持的系 統(tǒng)。并網(wǎng)系統(tǒng)的原理是通過(guò)并網(wǎng)逆轉(zhuǎn)變器，將太陽(yáng)能產(chǎn)生的電能轉(zhuǎn)變?yōu)榭?以直接輸入公共電網(wǎng)的交流電，這些電能在滿足自身負(fù)荷需求的同時(shí)，還 可以將多余的電能輸入到電網(wǎng)，為用戶供電[1]。在陰雨天太陽(yáng)不足的情況 下，太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)產(chǎn)生的電不能滿足自身負(fù)荷需求時(shí)，就通過(guò)電網(wǎng)供電 來(lái)維持系統(tǒng)的正常運(yùn)行。因?yàn)椴⒕W(wǎng)系統(tǒng)可以直接為電網(wǎng)供電，所以不需要 安裝蓄電池等配置，使系統(tǒng)更簡(jiǎn)潔便利的同時(shí)還降低了電能的損耗與發(fā)電 系統(tǒng)的成本。但由于逆轉(zhuǎn)換器的使用，也會(huì)因?yàn)殡妷?、頻率等問(wèn)題使部分 能量出現(xiàn)損耗的情況。該系統(tǒng)通常有集中式與分散式兩種形式，集中式通 常運(yùn)用于大型發(fā)電站，工程大投資多的發(fā)電站，例如一些國(guó)家級(jí)發(fā)電站。 分散性的特點(diǎn)主要是工期短，投資小，占地面積少，規(guī)模不大的發(fā)電站， 例如一些建筑一體式的[2]。

1.2? 并網(wǎng)混合供電系統(tǒng)

并網(wǎng)混合供電系統(tǒng)是由太陽(yáng)光伏陣列、電網(wǎng)和備用油機(jī)組成的。它代 表太陽(yáng)能光伏技術(shù)的進(jìn)步，提高了該技術(shù)的供電穩(wěn)定性與效率，與并網(wǎng)系 統(tǒng)相比，并網(wǎng)混合系統(tǒng)更為復(fù)雜，對(duì)于技術(shù)的要求也更高。由于它的穩(wěn)定 性很強(qiáng)，適用于一些電網(wǎng)不穩(wěn)定、供電要求高的敏感地區(qū)，也可以作為地 區(qū)的備用電源。并網(wǎng)混合系統(tǒng)的技術(shù)性更強(qiáng)，將控制器與逆變器集成，系 統(tǒng)由電腦智能操控，利用各類能源，保證系統(tǒng)處于最佳工作狀態(tài)，并可以 連接蓄電池使用，在并網(wǎng)混合系統(tǒng)中，能將充分利用太陽(yáng)能，將多余的能 源儲(chǔ)存完善。當(dāng)?shù)刎?fù)載功耗小于當(dāng)日太陽(yáng)所生產(chǎn)的能量時(shí)，并網(wǎng)混合系統(tǒng) 可以將多余的發(fā)電量?jī)?chǔ)存在蓄電池里，防止出現(xiàn)供電不足的情況。如果電 網(wǎng)出現(xiàn)意外狀況時(shí)，比如停電與供電不足時(shí)，系統(tǒng)將會(huì)自動(dòng)切斷電網(wǎng)，等 待故障解除后，在再換到并網(wǎng)模式，通過(guò)并網(wǎng)供電。

2 采用光伏發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)需要考慮的問(wèn)題

一是需要考慮電壓的波動(dòng)問(wèn)題。也就是對(duì)于太陽(yáng)能的光伏發(fā)電而言， 與傳統(tǒng)的發(fā)電技術(shù)存在較大的差異和不同，尤其是在發(fā)電體現(xiàn)的電壓穩(wěn)定 性。光照強(qiáng)度的變化實(shí)際就能夠影響光伏發(fā)電的輸出功率和電能多少。不 同季節(jié)、不同天氣和不同時(shí)間段的光照都會(huì)發(fā)生極大的變化，因此實(shí)際的 電壓存在較大的波動(dòng)。有效解決電壓的波動(dòng)問(wèn)題才能使得光伏發(fā)電順利進(jìn) 入大電網(wǎng)當(dāng)中。二是諧波問(wèn)題。也就是光伏發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程實(shí)際產(chǎn)生的 電能，在并入電網(wǎng)的過(guò)程當(dāng)中需要經(jīng)歷直流向交流的轉(zhuǎn)變，需要進(jìn)行生升 壓的操作，這樣才會(huì)使得光伏發(fā)電進(jìn)入大電網(wǎng)當(dāng)中。那么在這一過(guò)程當(dāng)中 就會(huì)產(chǎn)生一定的電壓畸變，隨著產(chǎn)生的諧波問(wèn)題就可能影響并網(wǎng)，因此需 要對(duì)這些問(wèn)題進(jìn)行有效地解決和控制，這樣才能使得光伏發(fā)電順利地進(jìn)入 大電網(wǎng)當(dāng)中。

3 太陽(yáng)能光伏發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

3.1? 并網(wǎng)發(fā)電技術(shù)應(yīng)用中的難點(diǎn)

太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)發(fā)展時(shí)間不長(zhǎng)，在運(yùn)用時(shí)還有一定的不確定性，這是 并網(wǎng)發(fā)電技術(shù)中的難點(diǎn)，也是今后需要進(jìn)步的一點(diǎn)。與風(fēng)能模型相比，光 伏發(fā)電系統(tǒng)通常結(jié)合不同的模式，在高峰期產(chǎn)生不同的發(fā)電模型，因此， 太陽(yáng)能發(fā)電不用考慮發(fā)電的平衡。隨著發(fā)電技術(shù)的發(fā)展，已經(jīng)可以保證電 力的穩(wěn)定性以及總發(fā)電量，安裝各種設(shè)備，作為補(bǔ)償設(shè)備，這樣就降低了對(duì)電網(wǎng)的影響。目前，電網(wǎng)也開(kāi)始向自動(dòng)化、智能化發(fā)展，因此，利用先 進(jìn)技術(shù)對(duì)電網(wǎng)電流進(jìn)行操控也成為了太陽(yáng)能光伏技術(shù)的一大難題。

3.2? 電流控制技術(shù)分析

并網(wǎng)技術(shù)在實(shí)際作用中，通常是通過(guò)逆變器對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行控制，將太陽(yáng) 能生產(chǎn)的直流電轉(zhuǎn)換為可以直接輸入交流電。安裝逆變器可以在很大程度 上降低電力的諧波，提高電網(wǎng)的供電穩(wěn)定性與工作效率。同時(shí)使電流能穩(wěn) 定順利輸入輸出。在正常情況下，電網(wǎng)的電壓變換器在工作中包含的內(nèi)容 也比較廣泛，比如有源濾波以及不間斷電源與整流形式等[3]。我們電流控 制設(shè)備的提高，促進(jìn)了太陽(yáng)能光伏并網(wǎng)系統(tǒng)高效科學(xué)的運(yùn)行。在太陽(yáng)能光 伏發(fā)電系統(tǒng)都有一個(gè)共同的特點(diǎn)，即使是在不同的系統(tǒng)中，都會(huì)有一個(gè)內(nèi) 環(huán)結(jié)構(gòu)來(lái)進(jìn)行電流的控制。

3.3? 孤島效應(yīng)檢測(cè)與保護(hù)技術(shù)分析

光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，是通過(guò)各種不同類型相互完善，共同完成發(fā)電 的過(guò)程。在目前的發(fā)電市場(chǎng)上來(lái)看，主要通過(guò)發(fā)電系統(tǒng)與市電并聯(lián)來(lái)為 城市提供用電。如果電網(wǎng)出現(xiàn)意外狀況，比如出現(xiàn)供電中斷時(shí)，太陽(yáng)能 光伏發(fā)電系統(tǒng)不能及時(shí)檢測(cè)，電力系統(tǒng)也不會(huì)因此受到影響，是一種比 較獨(dú)立的供電方式，這種現(xiàn)象也被稱為孤島效應(yīng)。但如果沒(méi)有對(duì)意外進(jìn) 行及時(shí)的檢測(cè)與改善，長(zhǎng)期以來(lái)一定會(huì)供電系統(tǒng)帶來(lái)安全隱患，不管是 在安全上或者是供電的質(zhì)量上，都存在著一定的威脅。因此，相關(guān)的工 作人員一定要做好保護(hù)措施，可以采用無(wú)功補(bǔ)償法、主動(dòng)頻移法等進(jìn)行 安全防護(hù)的保護(hù)措施。

4 加強(qiáng)太陽(yáng)能光伏發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)的對(duì)策

4.1? 加強(qiáng)對(duì)熱力太陽(yáng)能并網(wǎng)研究

在目前的市場(chǎng)上看來(lái)，熱力系統(tǒng)比電力系統(tǒng)的成本要低得多，利用高 容量材料作為媒介，可以對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行改善，從而得到高性能系統(tǒng)來(lái)降低高 峰能源的需求，最后使系統(tǒng)傳遞出電能。此外，熱力太陽(yáng)能可以提供優(yōu)良 的動(dòng)態(tài)頻率，使低電壓穿越功能得以正常使用。在這里的儲(chǔ)存裝備也可以 作為后備能源為其補(bǔ)充能源。因此，我們要加強(qiáng)熱力太陽(yáng)能并網(wǎng)的研究， 將熱力系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)在實(shí)踐中充分發(fā)揮。

4.2? 重視太陽(yáng)能光伏并網(wǎng)的分析

太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)，利用能夠重復(fù)充電的蓄電池來(lái)儲(chǔ)存剩余的電能，再 將太陽(yáng)能光伏模塊與電池連接，最后接上負(fù)荷。就可以得到一個(gè)簡(jiǎn)單的太 陽(yáng)能光伏發(fā)電設(shè)備，并且可以保障系統(tǒng)的正常運(yùn)作，為負(fù)荷供電，增加系 統(tǒng)的使用壽命。同時(shí)太陽(yáng)能電池可以收集太陽(yáng)光，直接產(chǎn)生電流，為負(fù)荷 的設(shè)備供電，還可以安裝一個(gè)逆變器，將太陽(yáng)能產(chǎn)生的直流電轉(zhuǎn)化可以輸 入電網(wǎng)的交流電。用戶們還可以將自己的意見(jiàn)反饋到電網(wǎng)公司，并針對(duì)自 己的需要，制定不同的組件單個(gè)使用，提高供電公司的供電功率。

總而言之，太陽(yáng)能在光伏網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用是一種將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能的 新技術(shù)，它為未來(lái)的發(fā)展開(kāi)辟了廣闊的前景。這項(xiàng)技術(shù)既保護(hù)環(huán)境免受污 染，又確保電力供應(yīng)不間斷。隨著這項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步，在提高電網(wǎng)穩(wěn) 定性、經(jīng)濟(jì)性和環(huán)境保護(hù)方面的積極作用非常大。

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