光伏发电与并网技术分析

丁峰 江苏林洋电力服务有限公司南京分公司

引言

随着天然气、煤炭、石油等不可再生能源频频告急，能源问题日益成为制约社会经济发展的瓶颈，越来越多的国家开始开发太阳能资源，寻求经济发展的新动力。光伏发电是绿色能源可以减少环境污染，实现社会经济的发展同时有效的保护了自然环境。光伏并网发电技术的发展和提高，将进一步促进光伏产业的发展。

一、简述

组件在太阳光照条件下产生直流电，直流电通过逆变器逆变为日常生活中所应用的交流电，再通过并网技术将绿色能源输送到电网中。当前，国家电网已接入大量的集中式和分布式光伏电站，大量电源点的接入对电网系统造成很大的干扰和冲击，保证光伏发电的电能质量和优化并网技术是当下的一个重要研究课题。

二、光伏发电系统特点

光伏发电就是利用光电技术将太阳能资源转化成为电能，因此，光伏发电是绿色可再生能源，具有充分的清洁性、生命周期较长、易维护性、资源的充足性及潜在的经济性等优点，在国家长期的能源战略中具有重要地位。

光伏发电与常用的火力发电系统相比，优点主要体现于：①无枯竭危险；②安全可靠、无噪声及无污染排放；③不受资源分布地域的限制，可利用荒山、隔壁、滩涂及沙漠等；④无需消耗燃料；缺点主要体现在：①光伏并网发电技术必须依托于电网，不能脱网运行；②光伏发电供电的稳定性较差，易受环境等因素影响。

三、光伏发电分析

（一）光电转换

光伏电池是把太阳的光能直接转化为电能的基本单元，电池片通过组合形成电池组件，电池的性能决定了电池组件的发电特性，电池组件是光伏电站的基本发电设备。

（二）逆变电路

光伏逆变器可以将光伏板产生的直流电转换为交流电，自动匹配电网的频率和相位，实现与电网的无缝衔接，避免对电网造成冲击。

（三）最大功率点追踪（MPPT）

光伏逆变器通过最大功率点追踪（MPPT）的技术从光伏组件获取最大可能的输出功率。太阳能电池与太阳辐照度、温度及总电阻之间有复杂的关系，因此输出效率会有非线性的变化，称为电流-电压曲线（I-V）。最大功率点追踪的目的就是在各种环境下，针对太阳能模组的输出取样，产生一个（太阳能模组的）负载电阻来获得最大的输出功率。

（四）孤岛效应防护

孤岛效应就是指因电网故障或停电维修等原因停止工作时，安装在用户端的光伏并网发电系统未能及时检测出停电状态而不能迅速将自身切离电网，而形成的一个由光伏发电系统向周围负载供电的孤岛现象。

孤岛效应可能对整个配电系统设备及用户端的设备造成不利的影响，包括：1)危害值班人员的生命安全；2)引起继电保护误动作；3)孤岛区域供电不稳定对用电设备带来损害；4)供电恢复时造成的电压相位不同步可能会引起系统再次跳闸。由此可见，光伏并网系统必须配置防孤岛检测装置，及时检测出孤岛效应并避免所带来的危害。

四、并网技术的研究

在光伏发电系统并网时，关注光伏系统输出电能的电能质量，包括注入并网点的谐波含量、电压波动及无功平衡。保证系统输出的电量不仅绿色环保、同时电能质量高质高效。

（一）谐波

在光伏发电过程中，会因为发电侧部分电力电子元器件影响，从而影响电能质量，产生谐波污染。我国对于谐波的污染有着明确的标准，需要依据我国相关谐波污染标准进行谐波危害的评估和治理。在光伏发电并网之前，保证谐波电流和电压符合相应标准。

（二）电压波动

光伏系统的运行受到设备故障、天气、温度以及太阳辐照度的影响，输出功率稳定性较差，输出功率波动较大。对于并网光伏系统，这种不稳定的输出功率注入电网将引起电网电压的波动和闪变。在光伏发电并网之前，应采取合理的措施保证电压波动符合国家相关要求。

（三）无功平衡

光伏系统中包含部分非线性设备，在进行功率的传输时，系统功率因数会随着系统输出的有功功率和无功功率的变化而动态调整。为此，在光伏系统设计时应考虑相应的无功补偿，保证系统无功需求和功率因数达标。

五、结束语

综上所述，通过对光伏发电与并网技术的广泛应用，实现了太阳能资源向着电能资源的转换，有效的降低了国家对非可再生资源的消耗。所以，要大力加强光伏发电与并网技术的研究，使得光伏发电技术得到更加广泛的运用，为我国社会经济的发展添砖加瓦。