張連源

國家電投集團福建電力投資有限公司，福建 福州 350001

0 引言

目前，太陽能光伏發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)得到了人們的認(rèn)可，并得到了廣泛的應(yīng)用。顧名思義，太陽能光伏并網(wǎng)技術(shù)主要是利用光伏系統(tǒng)將太陽的光能轉(zhuǎn)化為電能的技術(shù)[1]。隨著我國節(jié)能環(huán)保政策的實施，清潔能源得到大力推廣，太陽能光伏發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)成為目前節(jié)能領(lǐng)域的主要支柱。太陽能光伏并網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用不僅可以滿足目前用戶用電量的需求，還可以與時俱進(jìn)，實現(xiàn)經(jīng)濟、環(huán)保、清潔的發(fā)展。但是，光伏發(fā)電過程中的不穩(wěn)定性直接影響光伏發(fā)電技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用，這也是目前能源研究人員研究的主要問題。

1 光伏發(fā)電技術(shù)與并網(wǎng)技術(shù)內(nèi)容概述

社會的發(fā)展離不開電力的使用，電力作為一項重要的能源，其是否平穩(wěn)供應(yīng)對人們?nèi)粘Ｉ罴案餍懈鳂I(yè)順利運轉(zhuǎn)有著巨大的影響。隨著我國科技的創(chuàng)新和發(fā)展，光伏發(fā)電成為一種新型發(fā)電方式，這種發(fā)電方式更加科學(xué)化與系統(tǒng)化，太陽能經(jīng)過光電反應(yīng)后產(chǎn)生電能，實際轉(zhuǎn)換中需要借助光伏組件、逆變器等，后續(xù)接入電網(wǎng)負(fù)荷[2-3]。并網(wǎng)技術(shù)通常使用兩種方式進(jìn)行分類，即逆流與非逆流、集中與分布式。其中，逆流并網(wǎng)使用太陽能光伏，在電力充足情況下，剩余電力會進(jìn)入公共電網(wǎng)，反之，則會變化為負(fù)載供電。無逆流并網(wǎng)獨立性較強，不會向公共電網(wǎng)供電，內(nèi)部設(shè)置防逆流設(shè)備，如果出現(xiàn)供電不足的狀況，就可以隨時進(jìn)行補充。集中并網(wǎng)運作產(chǎn)生的電力會被對應(yīng)的電網(wǎng)運用，其重視電力供應(yīng)的協(xié)調(diào)性，多用于較大的光伏電站，一般與負(fù)荷點相距較遠(yuǎn)。分布式并網(wǎng)對輸送的電能直接配置，剩余電力或者不足電力借助電網(wǎng)進(jìn)行調(diào)整，多用于小型光伏發(fā)電站。

2 光伏發(fā)電的發(fā)展現(xiàn)狀

光伏發(fā)電在很大程度上推動了中國能源轉(zhuǎn)型，當(dāng)前我國并網(wǎng)光伏裝機的容量已超2.7×108kW。我國不斷運用和宣傳光伏發(fā)電技術(shù)的主要原因就是我國擁有豐富的光能源，還有一部分原因是光伏發(fā)電技術(shù)可以充分滿足我國大量人口的用電需求。對安全、綠色能源展開探究，一定要從光伏發(fā)電技術(shù)著手。當(dāng)前，光伏產(chǎn)業(yè)在國際上的競爭壓力越來越大，隨著各國光伏產(chǎn)業(yè)的不斷研發(fā)和創(chuàng)新，出現(xiàn)了越來越多的先進(jìn)產(chǎn)品。要想在在國際競爭中站穩(wěn)腳步，需要不斷提升光伏技術(shù)水平，主要可以從以下方面入手：（1）加大太陽能電池組件累計功率；（2）合理控制太陽能組件單價；（3）提高太陽能電池模塊的質(zhì)量，延長其使用壽命；（4）合理控制硅材料的消耗量；（5）增加并網(wǎng)屋頂光伏系統(tǒng)；（6）合理控制發(fā)電成本，有效降低電價；（7）加大大型光伏電站的規(guī)模和數(shù)量。

3 太陽能光伏發(fā)電技術(shù)的重要性

隨著新形勢的到來，我國經(jīng)濟正處于高速發(fā)展時期，各種項目和企業(yè)對能源需求量也在不斷增長，而煤炭等傳統(tǒng)化石燃料資源儲存量卻在逐漸減少，導(dǎo)致能源出現(xiàn)嚴(yán)重的危機。因此，我國需要加快能源發(fā)展進(jìn)程，創(chuàng)新太陽能光伏發(fā)電技術(shù)。同時，中國大部分城市霧霾問題日益嚴(yán)重，對人們的健康和日常生活造成了不同程度的影響，污染問題越來越嚴(yán)重。該問題需要引起全世界及每一位公民的重視，但人們目前沒有認(rèn)識到該問題的重要性。光伏太陽能技術(shù)的創(chuàng)新，不但可以解決用電量的問題，還可以保護(hù)環(huán)境，促進(jìn)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。

4 太陽能光伏發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用策略

4.1 混合光伏發(fā)電系統(tǒng)

混合光伏發(fā)電系統(tǒng)即光伏與風(fēng)力發(fā)電混合系統(tǒng)，其原理是將幾種不同類型的風(fēng)能集成化，并應(yīng)用到光伏與風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中，從而提高電力供電的可靠性和穩(wěn)定性?；旌瞎夥l(fā)電系統(tǒng)能夠在實際使用中將各種不同發(fā)電技術(shù)所具備的優(yōu)勢進(jìn)行有效的綜合應(yīng)用，如光伏系統(tǒng)清潔、環(huán)保、可持續(xù)，但對天氣的依賴性較強，導(dǎo)致該技術(shù)的運行穩(wěn)定性差，尤其是在冬季日照弱、風(fēng)強的地區(qū)，容易出現(xiàn)發(fā)電系統(tǒng)穩(wěn)定性差的問題，因此需要結(jié)合光伏發(fā)電系統(tǒng)和風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，使兩者之間產(chǎn)生混合動力，降低天氣因素的影響，進(jìn)一步有效合理地控制欠載率。

4.2 增壓系統(tǒng)

在電網(wǎng)反饋過程中，交流電電流主要來自并網(wǎng)逆變器。在選擇高低壓進(jìn)風(fēng)柜時，需要做到科學(xué)、合理，高低壓進(jìn)風(fēng)柜為中央控制柜或滑動控制柜。除此之外，隨著我國科學(xué)技術(shù)的不斷創(chuàng)新，需要運用計算機系統(tǒng)對變壓器進(jìn)行合理的控制，尤其是電壓和線圈的溫度變化情況，這樣可以確保增壓系統(tǒng)與多臺逆變器同時工作。通常，需要運用組控制器對逆變器進(jìn)行控制，這種控制器的優(yōu)勢是可以降低逆變器損耗，并且延長逆變器的使用壽命。

4.3 太陽聚光光伏

太陽聚光光伏技術(shù)可以在某種程度上減少陽光照射地面期間產(chǎn)生的消耗，提升太陽能轉(zhuǎn)換效率。這項技術(shù)的本質(zhì)是使用特定的技術(shù)方式將太陽光線能量匯集到聚光電池，進(jìn)而強化陽光的照射強度。這項新型技術(shù)的使用可以加快電力系統(tǒng)運轉(zhuǎn)速度，大幅度降低生產(chǎn)期間花費的經(jīng)濟投入成本。其中，聚光器是這項新型技術(shù)的重要裝置，在聚光器熱量達(dá)到一定數(shù)值時，系統(tǒng)將完成光熱能轉(zhuǎn)變。在此基礎(chǔ)上，電力系統(tǒng)會通過對應(yīng)的裝置將光熱能輸送至電池，實現(xiàn)光電的高效轉(zhuǎn)換，發(fā)揮光伏發(fā)電的作用。

4.4 并網(wǎng)逆變器

并網(wǎng)逆變器的主要作用是將直流轉(zhuǎn)換為交流，并將交流輸出與電網(wǎng)在相位和頻率上實施同步。并網(wǎng)逆變器交流輸出電的頻率一般需要控制在50～60 Hz。并網(wǎng)變壓器的基本結(jié)構(gòu)比較多樣化，主要由傳統(tǒng)工頻變壓器、新型高頻變壓器、無變壓器逆變器三部分組成。并網(wǎng)逆變器的資料表主要包括輸出電壓、額定輸出功率、CEC（加州能源協(xié)會）-加權(quán)效率、峰值效率、峰值功率跟蹤電壓、啟動電壓、最大輸出電流、最大輸入電流及國家防護(hù)等級認(rèn)證等內(nèi)容。并網(wǎng)逆變器的基本結(jié)構(gòu)有濾波電路、控制邏輯及逆變橋等。為了便于對網(wǎng)絡(luò)光伏發(fā)電系統(tǒng)的檢測和控制，需要在配電箱內(nèi)部安置監(jiān)測系統(tǒng)。為了提高并網(wǎng)光伏逆變系統(tǒng)自身的性能和安全性，需要在并網(wǎng)光伏逆變系統(tǒng)中安裝相應(yīng)的保護(hù)裝置。

4.5 光伏建筑一體化

在20世紀(jì)90年代，光伏建筑一體化就初現(xiàn)端倪。隨著現(xiàn)在全球?qū)夥茉瓷a(chǎn)研究力度的加大，人們越來越關(guān)注光伏建筑。光伏建筑主要有兩種形式，一是將光伏系統(tǒng)與建筑進(jìn)行一體化、集成化的發(fā)展，二是在建筑屋頂安裝平面光伏系統(tǒng)和光伏系統(tǒng)并聯(lián)，實現(xiàn)光伏與電網(wǎng)并聯(lián)供電。前者主要是借助光伏電池板的優(yōu)勢替換了傳統(tǒng)的玻璃幕墻，從而實現(xiàn)太陽能的吸收。這種方式不僅能夠為建材使用，還能夠進(jìn)行有效供電，使光伏發(fā)電的成本得到有效控制。后者能夠形成一個聯(lián)網(wǎng)光伏系統(tǒng)，需要創(chuàng)新彩色光伏組件，并代替墻體外的裝飾材料，才能實現(xiàn)電氣功能，提高建筑的美觀度。

5 光伏發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)發(fā)展方向與展望

隨著我國環(huán)保實施力度的加大，太陽能光伏并網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)成為供電企業(yè)發(fā)展的主要趨勢。但由于我國電網(wǎng)光伏技術(shù)創(chuàng)新得比較晚，目前該技術(shù)的發(fā)展空間比較大，主要表現(xiàn)在如下方面。（1）需要根據(jù)客戶用電量的大小，不斷擴大光伏發(fā)電和并網(wǎng)覆蓋規(guī)模和數(shù)量，進(jìn)一步提高光伏太陽能電池板的能量轉(zhuǎn)換效率。（2）全面提升電源的穩(wěn)定性，避免在該技術(shù)的應(yīng)用過程中出現(xiàn)諧波和動態(tài)干擾。當(dāng)逆變器用于轉(zhuǎn)換能量類型（太陽能到電能）時，不可避免地會產(chǎn)生大量的諧波，隨著諧波的加大，會造成電網(wǎng)系統(tǒng)電壓的畸變，嚴(yán)重影響發(fā)電的穩(wěn)定性，同時會極大地降低電源的安全性。（3）增強電力系統(tǒng)的適應(yīng)性，不斷完善高壓通過功能和低壓通過功能等。（4）合理運用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，借助網(wǎng)絡(luò)云平臺實現(xiàn)光伏發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)的計算和存儲功能，使其技術(shù)更加數(shù)字化、智能化。（5）實現(xiàn)組件級產(chǎn)品（如微型逆變器）的多樣化，進(jìn)一步提高市場競爭力。

6 結(jié)束語

太陽能光伏并網(wǎng)技術(shù)屬于一種清潔能源技術(shù)，隨著該技術(shù)的應(yīng)用范圍越來越廣泛，已成為目前并網(wǎng)發(fā)電的主要技術(shù)。光伏發(fā)電技術(shù)的廣泛應(yīng)用主要取決于該技術(shù)自身的環(huán)境友好性和技術(shù)可行性優(yōu)勢，因而得到了越來越多的能源專家和能源公司的認(rèn)可。我國能源專家和能源機構(gòu)需要認(rèn)識到太陽能光伏并網(wǎng)技術(shù)的重要性，并加大開發(fā)和研究力度，進(jìn)一步提升太陽能供電的穩(wěn)定性，從而延長并網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)備的使用壽命，有效降低并網(wǎng)系統(tǒng)的使用成本。