刍议太阳能光伏发电并网技术的应用

邱丹骅

【摘要】太阳能光伏发电主要指是通过应用太阳电池所组成的光伏板，将太阳能转化为电能，从而为社会发展提供资源条件。近年来，此种发电技术的应用越发成熟，而且运行方式也呈现多样化，不仅可以独立运行，还能够并网运行，从而为电力市场的发展注入了新鲜血液，这不仅能够实现环境保护，还能够保障电能供应的充足性，应当引起重视。

【关键词】太阳能;光伏发电;并网技术

一、并网技术简介

1.1并网系统

并网系统是目前我国大力支持发展的一种太阳能光伏系统，其原理简单来说是就是将太阳能产生的电能直接输入到电网中，当然太阳能所产生的的电能属于直流电形式，还需要通过并网逆变器进行转变，使其成为交流电。这些电能除了满足其本身的负荷需求外，其他的电能输入到电网，为终端用户提供用电，当太阳能发电不足时，则由电网提供电能支持系统的运行。这种系统免去了电能现有蓄电池储存后在接入电网的步骤，减少了损耗和成本，但需要并网逆变器的转换，其中也会因为转换效率的问题而出现一定的损耗。该系统有两种形式，一种是集中式的，通常为国家级电站，工程规模较大，需要较多的投资;另一种是分散式的，尤其是与建筑一体式的，无需大规模投资，工期短、占地少，因此在我国被大力推广。

1.2并网混合系统

随着太阳能光伏系统的不断演进，以及对供电稳定性要求的不断提高，逐渐发展出了混合式的系统，其中应用了在线不间断电源技术作为提高供电稳定性的重要保证。该系统相对来说较为复杂，技术要求高，但能显著提升供电的稳定性，对于电网不稳定、对供电稳定性敏感的地区较为适用，也可以应用做备用电源。并网混合系统中的逆变器与控制器集成在一起，通过计算机技术实现对整个系统的操控，以保证系统处于稳定状态，并可连接蓄电池。并网混合系统的主要工作原理是以本地负载功耗的实际情况来运转的，当本地负载功耗较小时，太阳能产生的电能被存储于蓄电池，反之则向电网输送电能。如果并网状态出现了故障，则会自动切换到离网状态，待故障排除后，再切换回并网状态。

二、太阳能光伏发电并网技术设计

2.1子系统设计

太阳能光伏发电系统主要包括光伏模块子系统、逆变器并网系统等结构。在实际的运行中，并网逆变器可以实现升压变压器和三相交流电的连接，进而将系统转化获得的电能和电网有效的耦合，使其可以在各个领域获得应用。

2.2主设备选型

并网逆变器是太阳能光伏发电并网技术中的关键爱你设备，对整个系统十分重要。对逆变器来说，容量越大，价格反而越低。但是其中存在一个问题，如果大容量并网逆变器在运行中出现问题，将会致使整个系统的正常运行受到影响。因此，我们需要根据系统的实际情况，选择合适的并网逆变器，保证其额定容量和实际情况的匹配。与此同时，保证并网逆变器良好的保护功能，以更好的保护系统，有效促进太阳能光伏发电并网技术的合理使用。

2.3升压系统设计

太阳能光伏发电并网技术在运用过程中，将会产生定电压为380V的交流电。为了使其入网，需要升压系统的帮助，对其进行升压处理。因此，需要根据实际系统的实际发电量，进行升压变压器的选择。我们平常使用较多的变压器是箱型干式变压器。在进行升压变电站设计时，通常情况下会设计上下两层结构。其中上层设计为逆变室，而下层设计是配电室。另外，高低压进线柜的设置也十分重要，需要科学的进行设计。完善的计算机监控系统也是必要的，需要通过它对升压变电站的运行情况进行实时、准确的检测和监督。

2.4保护措施设计

在高温环境中，升压变压器极有可能出现跳闸现象。当过电流或者过电压时，高低压开关柜设置的监控装备将会自动对其进行保护，而且它只适用在电压太高、太低或者频率不稳定的情况下，进而可以保障系统中各个组件的正常、稳定运行。在系统出现极性反接或者孤岛效应等问题时，并网逆变器可以自行脱离，进而使系统处于安全正常的环境中。

2.5防雷系统

如果系统受到雷击，系统中的部件将会受到不同程度的损害。因此，需要设计防雷接地设置，以保障系统免受雷电的损坏。一般来说，在光伏电池组件或者升压变电站的屋顶等位置进行避雷带的安装。在进行避雷带种类选择时，一般需要选择环状的，并且需要设置独立引下线。在进行电气设备安装时，需要安装接地装置，对于变压器等设备还需要安装外壳接地，以保障系统的安全，保护操作人员的安全。

三、并网注意事项

3.1电压波动

光伏系统输出功率和光照强度有直接关系，在光照相对较强时，系统输出功率达到最大，而在光照较弱时，其输出功率急剧减小。基于此，除设备故障外，光照强度、气候、温度等都会对输出功率造成直接影响，使其极不稳定。按照现行技术规定对光伏系统突然发生切机时的电压影响进行计算，在计算过程中，功率因素需要乘以0.8的补偿系数。在光伏系统并网过程中，需要做好电压波动记录，并根据波动情况进行补偿，而实际运行过程中，光照强度实际变化属于渐变的过程，其波动值一般在1%以内。

3.2谐波

光伏系统采用光伏组件产生直流电，然后通过逆变器产生相位和频率与公共电网完全相同的电流，与电网相连。在以上过程中，直流变交流会产生一定谐波影响。为避免谐波对公共电网的供电可靠性与电能质量造成影响，需进行有效校核与处理。在光伏系统中，多使用逆变器将直流电逆变成交流电，然后再通过升压与公共电网并入。对10kV电压系统而言，其总谐波畸变率不能超过4.0%。从现有资料看，在完成逆变后，畸变率可保持在3.0～4.0%范围内，可满足标准的要求。然而，因逆变以后的畸变率与上限4.0%十分接近，所以在并网过程中和其它谐波相叠加以后，会超出上限值4.0%，因此需要重视并做好实际检测。

由于光伏系统实际输出功率极不稳定，进入公共电网的谐波应在并网过程中采用符合标准的方法实施测量。基于此，光伏系统在并网的过程中应对电流和电压进行检测，确认检测结果能否达到要求。若无法达到要求，则要增設滤波装置。对于滤波装置，它能和无功补偿装置充分配合。

3.3无功平衡

光伏系统的功率因数可以达到0.98以上，属于纯有功输出范畴。从现行规定可知，为确保无功补偿能满足按照分层分区进行就地平衡的基本原则，光伏系统必须进行无功补偿，以此满足公共电网对无功提出的具体要求，保证电能质量，避免产生较大的线损。如果光伏系统采用10kV的电压与系统相接，则高压侧的功率因数主要处在0.85～0.98范围内，为达到就地平衡目的，光伏系统需要以装机容量为依据进行无功补偿，一般按装机容量60%控制。具体的工程当中，需要综合考虑公共电网实际情况与用电负载，以此为无功平衡设计提供可靠的参考依据。

结语

目前，随着能源的逐渐消耗，人们对新能源的研发经费及人员投入在不断增加，寻求新的能源迫在眉睫。太阳能光伏发电技术的发展应用及技术的日益成熟对电能短缺问题有所解决。该技术的高效及实用运用可以有效促进电力系统发展，满足人们生活所需电能的需要。

参考文献

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[2]陈炯亮.太阳能光伏发电并网技术的应用现状与对策[J].黑龙江科技信息，2015，（25）：95.