浅谈光伏发电与并网技术

翟建建 陆中奇

摘要：传统的发电方式都存在能源消耗大、环境污染严重等问题，而光伏发电能够将太阳能转变为电能，可以减少资源消耗与环境污染。而光伏发电并网技术是实现光伏发电的关键，常用技术有太阳能电池技术、光伏阵列最大功率跟踪技术、太阳能聚光光伏技术等，但是在应用光伏发电与电网技术时需注意谐波问题、电压波动问题以及无功平衡问题，提高技术应用效果。

关键词：光伏发电;并网技术;谐波问题

前言：

光伏发电属于新能源发电，不仅可以推动电力行业的发展，也可以改善生态环境，但是当前我国光伏发电与并网技术还不够成熟，需加大技术研究力度并通过有效措施提高技术应用效果。

1.光伏发电与并网技术的概念与优势

1.1概念

光伏发电即利用半导体界面的光生伏特效应将光能转变为电能的技术【1】。光伏发电系统主要包括控制器、逆变器以及太阳能电池板。对太阳能电池进行串联与封装保护后，太阳能电池就形成了太阳能电池组件，再结合功率控制器等部件就可以构成光伏发电装置。光伏发电的原理是应用半导体的光电效应，当光子照射到金属上之后，金属当中的某个电子就会吸收光子中的能量，电子吸收了能量之后会形成光电子。相比于传统的火力发电系统，光伏发电具有较高的可靠性、安全性，不存在噪声和污染，不需要消耗任何燃料也不需要架设输电线路，同时光伏发电不存在枯竭风险，能源质量相对较高，建设周期也比较短。但是生产太阳能电池板会产生较大的污染，能耗也比较高，导致光伏发电成本较高，应用范围较小。

光伏发电是传统发电的延伸和补充，近年来我国愈加注重环保，提高了对光伏发电的重视程度。目前，光伏发电系统有并网发电系统与离网发电系统这两种类型，其中并网发电系统的成本较低。因此，需要通过微网的方式将光伏发电系统接入到大电网系统当中，因此并网技术指的是通过合理方式将光伏发电系统接入到电网系统的技术。

1.2优势

光伏发电是将太阳能转变为电能，而太阳能属于清洁能源，在进行光伏发电时不会对环境造成污染，因此光伏发电具有绿色环保的优势。同时，光伏发电的转化效率较高，可以提高太阳能资源的利用率，减少了资源浪费，因此光伏发电也具有节能的优点。再次，作为可再生能源，太阳能广泛分布，进行光伏发电基本不存在地域限制。且太阳能资源储量丰富，不会突然出现资源减少甚至枯竭等情况。此外，光伏发电所应用的设备相对较小，生产流程简单。

2.光伏发电与并网技术分析

2.1太阳能电池技术

光伏电池是光伏发电技术的核心，影响着光伏发电的稳定性。当前，无论是石油还是煤炭等不可再生能源都频繁出现能源紧缺等问题，制约了社会经济的发展，导致很多国家开始施行大力开发太阳能资源的计划，将目光放在了可再生能源上，扩大了光伏发电的发展空间，使太阳能电池的市场竞争更加激烈【2】。在长期发展过程中，光伏电池也不断改变。最初光伏电池应用的是硅原料，虽然在不断完善技术，但依然无法有效降低光伏电池原料的成本。之后，利用非硅原料代替硅原料，达到了减少电能损耗、降低生产成本的目的，但仍存在不足。当前，主要是利用继晶体硅与薄膜电池设计光伏电池，有效提高了光伏转换效率。从太阳能电池材料的发展来看，太阳能电池主要包括硅太阳能电池、多晶体薄膜电池、有机聚合物电池、纳米晶电池、有机薄膜电池、染料敏化电池以及塑料电池等类型，不同类型电池的能量转换效率不同，成本也不同，会对电力企业的供电稳定性以及生产成本产生一定影响，因此需科学选择太阳能电池。

2.2光伏阵列最大功率跟踪技术

光伏阵列最大功率跟踪技术是利用非线性传导模式进行功率输出的，与环境、负载以及光照等情况都有一定的关系。光伏阵列最大功率点是光伏系统的关键构成部分，需加强跟踪，因此出现了很多跟踪技术，例如MPP跟踪技术与MPPT方法等。但是，这些技术较为复杂，其应用的传感器、硬件设施都不同，需根据光伏发电系统的实际情况选择合适的跟踪技术。

2.3孤島效应检测技术，

孤岛效应指的是若电网系统存在故障，供电就会中断，但光伏并网系统仍然在运行当中，且是在负载电压的状态中供电，就会形成自给自足的孤岛模式。若不及时检测孤岛效应，就无法控制供电系统的电压与电频，会对电力设备造成一定的损坏，甚至会威胁到工作人员的人身安全。若电网系统出现故障，技术人员可以利用反孤岛保护手段停止光伏并网系统的运行，避免光伏并网系统在负载电压的状态中运行，减少对设备的破坏。

2.4太阳能聚光光伏技术

太阳光照射地球表面会产生能源损耗，而利用太阳能聚光光伏技术可以减少太阳光照射中的能量损耗，增强太阳能资源利用的高效性。太阳能聚光光伏技术可以聚集太阳光并利用聚光电池收集太阳光，提升太阳辐射强度，降低生产成本。太阳能聚光光伏技术的应用依赖于聚光器这一设备，聚光器可以充分加热太阳能，当太阳能的温度达标之后将太阳能转变为光热能，再将光热能输送至太阳能电池上，从而将光能转变为电能【3】。

2.5太阳能光伏发电并网电流控制技术

在并网技术当中，逆变器发挥着控制作用，使直流电能转变为交流电能。安装逆变器的主要目的是降低系统当中的电力谐波，提高电压供应效率，使电流输入与输出更加安全稳定。光伏发电并网电流控制技术的作用是控制和减少电力永谐波的失真率，而变换器控制系统的运行又会受到电流控制策略的影响，因此与科学选择电流控制策略。

2.6光伏发电与并网施工技术

在施工过程中，施工人员应做好施工准备工作、光伏屋面清理工作以及调试并网工作。第一，准备工作。施工人员需根据实际要求进行定位放线，明确施工流程，即先科学焊接支架基础结构，并进行电池板支架与太阳能电池板等设备的安装，之后安装电气工程。第二，光伏屋面清理工作。在进行施工之前，施工人员应全面清理光伏屋面，确保施工现场用电的安全。之后根据施工图纸进行设备安装，增强操作的规范性。在进行太阳能电池板的安装前应全面检测太阳能电池板，保障其质量符合要求，并检测其开路电压。在安装汇流箱时，施工人员应加大检查力度，在安装过程中增强安装稳定性。在安装桥架之前也应全面检测桥架，利用螺栓固定桥架。第三，调试并网。施工人员先检测系统性能，明确设备是否能够正常运行，并利用监控系统监控光伏发电系统的各项参数，在完成调试工作之后再进行并网。

3.光伏发电与并网技术应用中的问题

3.1谐波问题

利用光伏发电与并网技术可以实现太阳能向电能的转化，且可以将电能接入到电网系统当中。但是，在进行并网时，技术人员需要保持并网系统当中的电压、相位以及频率都与电网系统中的电压、相位以及频率相同。但是，并网系统与电网系统仍然会相互影响，就可能会产生谐波问题。当前，我国对谐波问题有明确规定，在应用并网技术时需要根据国家标准评估实际产生的的谐波危害性。在进行并网之前，也需要检测谐波电流，若谐波干扰明显就需要通过安装滤波器等设备消除谐波。

3.2电压波动问题

相比于其他电力系统，光伏系统的输出功率更容易受到光照强度的影响，且二者之间呈正比关系。若光照强烈，则输出功率大，若光照弱，则输出功率小，甚至存在无功率的情况。同时，光伏系统的输出功率也会受到设备故障、天气等因素的影响，就可能会出现电压波动的情况。因此，技术人员在进行光伏系统切机中计算电压影响时需增强计算的准确性，并详细记录电压波动情况【4】。在补偿处理过程中，也需要根据电压波动的情况控制电压波动值。

3.3无功平衡问题

若光伏系统的功率因素大于0.98就证明光伏系统处于纯有功输出状态。但是从光伏系统中分层分区就地平衡原则来看，光伏系统应当进行无功补偿，这样才能够满足公共电网的要求，并减少线损。因此，需综合分析公共电压的实际情况，并在实际用电负荷的基础上进行无功平衡设计。

结语：

光伏发电具有节能环保等优势，且太阳能属于可再生能源，对于社会经济的发展有重要的推动作用。電力企业应加大对光伏发电与电网技术的研究力度，充分发挥太阳能电池技术、光伏阵列最大功率跟踪技术、太阳能聚光光伏技术、孤岛效应检测技术等技术的作用，并减少谐波、电压波动与无功平衡等问题的发生。

参考文献

[1]尹雁和， 陈俊杜， 江赛标，等. 分布式光伏发电非专线并网技术的研究与应用[J]. 电工电气， 2019， No.253（01）：76-77.

[2]范红装. 浅议光伏发电并网及其相关技术发展现状及展望[J]. 百科论坛电子杂志， 2019， 001（001）：253-254.

[3]尹雁和， 陈俊杜， 江赛标，等. 分布式光伏发电非专线并网技术的研究与应用[J]. 电气化铁道， 2019， 011（001）：72-73.

[4]张丽， 陈硕翼. 光伏发电并网技术发展现状与趋势[J]. 科技中国， 2020， No.269（02）：24-27.