光伏发电并网主要技术综述

王猛 周晓婷 杨丰羽 韦富斌 李海正

摘  要：隨着新能源的推广和环保理念的普及，光伏发电产业作为新能源产业的主要代表逐渐兴起，相关的技术也日渐成熟;本文系统地介绍了光伏发电并网的主要技术，向大众普及了光伏发电的相关知识。

关键词：光伏发电;并网逆变;电网保护

1 前言

并网式光伏发电系统，其发电输出端与电网相连接，不是直接与负载的系统，即光伏电池经过逆变后在相应控制下，输出符合并网要求的交流电的光伏发电系统。该系统中逆变器不仅要实现逆变还要实现并网。光伏并网发电技术主要包括最大功率点跟踪技术、并网逆变器控制技术、光伏并网发电系统中的安全保护技术。

2 最大功率点跟踪技术

太阳能电池板的最优工作点称为最大功率点，它主要取决于电池板的工作温度和当时的光照水平。在不同的温度和光照强度下太阳能电池板的最大功率点不同，要使太阳电池板尽可能地工作在最大功率点，需要使用光伏最大功率跟踪（MPPT），MPPT技术实施最重要的是寻找合适的MPPT控制算法，能在快速变化的天气条件下有效地跟踪最大功率点，控制电池板尽可能地工作在最大功率点上。MPPT有多种算法，常见的有恒压跟踪法、电导增量法和干扰观测法。

随着电子技术的发展，当前光伏组件阵列的MPPT控制一般是通过DC/DC变换电路来完成的。其原理框图如图2所示。

对于线性电路来说，当负载电阻等于电源的内阻时，电源即有最大功率输出。虽然光伏电池和DC/DC转换电路都是非线性的，然而在极短的时间内，可以认为是线性电路。因此，只要调节DC-DC转换电路的等效电阻使它始终等于光伏电池的内阻，就可以实现光伏电池的最大输出，也就实现了光伏电池的MPPT。

3并网逆变器控制技术

光伏发电系统中的电能变换装置是一个核心部件。在光伏并网应用中，通常采用并网逆变器实现光伏电池到电网的电能传递。并网逆变器的组成主要包括逆变功率电路、入网滤波器及并网控制器等。

并网逆变器控制技术采用的是PID控制技术。工作时，要求其电流稳定输出，向，由于其输出与电网直接相连，故其电压不可控制。只能控制其电流，通过控制其输出的电流保证电网与发电系统电流实现同频率对接。PID在光伏并网发电系统中，采用直接+间接控制的方式，直接控制辅助于间接控制，弥补间接控制的缺陷。并网逆变器控制技术在PID的作用下，分为电流内环和电压环设计，目的是提升光伏并网发电系统的运行效率。

4 反孤岛保护技术

并入公共电网中的发电装置，在电网断电的情况下，这个发电装置却不能检测到或根本没有相应检测手段，仍然向公共电网馈送电量，这就产生了孤岛效应。由于孤岛效应的潜在危险性和对设备的损坏性，因此，在光伏并网发电系统的应用中必须防止孤岛效应。

孤岛效应的检测和防止一般是通过检测并网系统输出端电压的幅值和频率实现的。在光伏并网系统中，一般可以通过检测输出端电压的幅值和频率来判断是否发生了孤岛效应。通常的检测方法可以分为主动式和被动式两种。主动式检测是指系统主动、定时地对电网施加一些干扰信号，然后通过检测电网的各项指标来判断是否发生了孤岛效应;被动检测是指主要通过监测电网的运行状态，如电压、频率等参数来判断电网是否停电。

通常在电网配电开关断开时，如果分布式光伏并网系统输出的功率和电网需求功率之间不平衡时，会引起光伏系统输出电压的幅值或频率发生很大改变，这样通过电网电压的过（欠）压保护以及过（欠）频率保护来检测电网电压断电，从而防止孤岛效应。

5结束语

光伏发电与传统发电技术相比具有更多优势。太阳能资源十分丰富，辐射到地球表面的能量巨大，对于利用太阳能是十分有利的。因此太阳能光伏发电技术是资源最为丰富的发电技术。太阳能光伏发电更为安全可靠，不会产生污染以及噪声，并且能够比较灵活，能够安全稳定的运行。光伏发电作为新兴产业拥有巨大的发展前景，面对传统能源日益枯竭的未来社会，光伏发电或将成为曙光。

参考文献

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