摘要：光伏发电作为重要的传统能源“替代品”，具有清洁、高效、便利、可循环等特点，正是因为其所具有传统能源所不具有的特点，才让光伏发电成为各个国家所研究的重点内容。并网光伏发电是一种新兴的技术，在稳定性、复杂性等方面还需要人们的深入探索与研究，尤其在输送和分配电能等方面，需要供电系统的进一步探究。因此，就光伏发电并网关键技术及对策进行深入探索，以供参考。
关键词：光伏发电；并网关键技术；对策
1导言
当前根据国家对光伏发电的相关管理规定，安装光伏发电设备，用不完的电（即余电）可上网至公共电网，由当地电网企业和用户结算上网费用，标准参考当年的标杆燃煤电价，此外用户光伏设备发出来的电还可享受国家规定的相关补贴。伴随着家庭、企业与农业、集团与区域等独立光伏发电系统的安装，特别是当光伏发电量多余时，并入公共电网并需要核算供应电量成本时，并网技术无法完全满足公共电网运行安全性与可靠性要求，且存在核算成本困难等问题。
2光伏发电及并网技术
2.1光伏发电
光伏发电本质是利用太阳光照射光伏元件，在光生伏特效应作用下，通过电荷聚集产生电动势，最终转换为电能。以分布式光伏发电系统为例，其系统构成包括太阳电池方阵、直流配电柜、控制器、逆变器及交流配电柜等，如图1所示。各部分功能各自不同，其中逆变器和太阳电池方阵最为重要。在设计时，太阳电池方阵要求串联，将所有电池组件有效组合在一起，得到较大电压，确保完全满足输出要求。
由于受到光照与温度等因素的支配，外界条件发生变化会对光伏发电效率产生重要影响，因此整个过程控制性较低、随意性较强[1]。另外，光伏发电输出直流电，必须转换为交流电方可正常应用。光伏发电技术还具有变化快、功率小等特点，若要将其应用到生产生活中，还需要采取一定处理措施。
2.2光伏发电并网技术
2.2.1分布式并网技术
分布式并网是指光伏发电电能被直接分配到用电负载，若电力多余或不足，则连接大电网进行调节。分布式光伏发电的构成主要包括：太阳能电池组件；保护装置；电路；逆变器；电网接口。其中太阳能电池组件是光伏系统中的核心部件，其作用是把太阳能转化成电能。逆变器是将直流电转换成交流电的设备。由于太阳能电池组件产生的电为直流电，而实际应用过程中绝大部分负载都是交流负载，因此需要此装置将直流电转换成交流电以供负载使用，且可并网向国家大电网供电。在分布式系统的并网技术中，发电与用电并存。针对发电，地面电站要将多余电量升压、变频后接入配电网，实现区域就地消纳原则，而不是公共电网。根据配电网中的潮流方向要調整变化，逆潮流导致额外损耗，相关的保护都需要重新整定，变压器分接头需要不断变换。
2.2.2集中式并网技术
集中式并网是指光伏发电电能直接输送给公共电网，由公共电网经过统一调配后供用户使用。整个过程与大电网保持单向电力交换，且电压等级在10kV以上。集中式发电系统一般由几千个光伏组件、光伏开关站等构成。充分利用广袤的农田、荒漠地区丰富和相对稳定的太阳能资源构建大型光伏电站，接入高压输电系统供给远距离负荷使用，这就是集中式并网发电。
一般情况下，集中式光伏发电需要依赖长距离输电线路送电入网，由于供电量较大，也是电网的一个较大的干扰源，存在着电压跌落、输电线路损耗、无功补偿等问题。大容量的光伏电站由多台变换装置组合实现，这些装置协同工作、信息系统、远程处理等技术尚不成熟。
2.2.3光伏发电系统拓扑结构
两级式光伏并网系统主要由光伏阵列、输入滤波器、Boost升压电路、直流侧稳压电容、并网逆变器、输出滤波器，同时配有通信系统、外部显示系统等组成，其中并网逆变器是光伏发电系统的核心。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆两级式光伏发电系统与单级式光伏发电系统的区别是将最大功率跟踪与逆变模块分开控制，前级采用Boost升压电路完成MPPT控制及升压功能，输出恒定的直流侧电压；后级采用DC/AC逆变器，实现直流电与交流电的转换，通过电压外环稳定直流侧母线电容，并向电流内环提供电流参考值。
3光伏发电并网发展对策
3.1光伏并网系统的最优效率
3.1.1最大功率点跟踪法（MPPT）
光伏电池板的I-U和P-U曲线特性具有高非线性，但在某时刻光照强度下会达到最大功率点，最大功率点会受周围环境温度和太阳辐射强度的影响。外界温度的随机性以及太阳辐射强度的变化是PV系统工作效率不稳定性的一个主要因素。MPP跟踪器会在不考虑负载、周围环境温度以及光照强度的条件下，连续地计算和分析PV系统的输出电能。MPP跟踪器在不同的周期内控制DC/DC转换，以及调节脉冲宽度。
MPPT对光伏并网发电系统以及其他并网发电设备都有不可忽视的作用，尤其MPPT控制离网光伏发电设备可以保证负载获得更可靠、稳定的电能。事实上，公共点的电压受公共电网的钳制，MPPT利用电压值的调节和控制来使GCPVS输出最大功率。当外界温度和太阳辐射强度变化，光伏模块的输出电流会随之变化，MPPT系统要快速做出响应并保证光伏电池板输出最大功率。
3.1.2无变压器的逆变器
逆变器是将PV系统输出的直流电转换成电力系统所需要的交流电的设备。在许多逆变器中，变压器作为直流电和交流电间的绝缘组件，保证逆变器直流侧的敏感电子元件不受损伤。电隔离确保一次绕组和二次绕组之间没有物理连接。在其他情况下，变压器需要加快（增加）光伏模块的输出直流电压与电网的交流电压匹配。此外，变压器也可以过滤不需要的高频信号，以及逆变器中生成的噪声信号。变压器的移除减少了逆变器的尺寸和重量以及能量的损失（提高了系统的效率），降低了复杂性的同时也减少了逆变器的成本。
3.2电网运行方式干扰
光伏发电系统主要通过日光照射实现、随着外界条件的变化而变化、具有很强的不确定性等。如此并网后，若要在大电网运行中准确观测光伏发电电量，将面临巨大难度，导致无法设计交换功率设备，增加电网负荷预测难度。电网运行管理强度增大，更易出现运行事故。另外，电网内存有大量光伏发电接入点，规模小且分散，实际电源控制难度高，并网时会很大程度上削弱大电网控制力度。大电网运行方式的改变将影响到电网控制与保护设备，再加上光伏发电系统产生的电能与传统电能并不相同，并网后也会对运行效率产生影响，进而作用到大电网保护装置，降低保护动作的灵敏性与时效性，更易发生运行故障。
3.3调压方式优化
配电网调压复杂程度高。为降低光伏发电并网对配电网造成的影响，需根据配网不同节点的特点及运行状态确定调压方法。一方面，应对光伏发电所处环境的光照情况和建筑规模进行分析；另一方面，应结合实际发展要求，合理规划设计光伏电源；最后，在维持原有配网结构状态前提下，对配电网电压进行调节。
4结论
总之，光伏发电建设周期短、环境适应性强，不需要水源、燃煤运输等原料保障，运行成本低，便于集中管理，受到空间的限制小，可以很容易地实现扩容。其发电量实现并入公共电网，在消除其不穩定等风险后，可提高电网运行效率，并保证公共电网稳定、安全运行，为国家经济建设持续发展提供能源保证。
参考文献
[1]赵争鸣,贺凡波,雷一,田琦.光伏并网发电若干关键技术分析与综述[J].电力电子技术,2013,03:1-7.
[2]诸荣耀,沈道军,罗易.光伏并网发电系统的关键技术分析[J].科技创新与应用,2015,22:186.
[3]林世健.关于光伏并网发电系统的关键技术分析[J].科技与企业,2015,16:188.
[4]曲洪达,白恺,李智,宗瑾,张改利,翟化欣.光伏发电并网效率提升的关键技术研究现状[J].华北电力技术,2014,01:8-12.
论文作者:
论文发表刊物:《电力设备》2017年第8期
论文发表时间:2017/7/18
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