太阳能光伏发电并网技术及其应用

来源：SCI期刊网 分类：电子论文 时间：2021-12-27 09:57 热度：

摘 要：摘要：由于我国运用传统能源发电资源量有限，且存在污染问题，所以提倡新能源发电的理念，相应的出现了太阳能光伏发电技术。因太阳能发电产生的电能和国家电网输出的电能有所差别，

　　摘要：由于我国运用传统能源发电资源量有限，且存在污染问题，所以提倡新能源发电的理念，相应的出现了太阳能光伏发电技术。因太阳能发电产生的电能和国家电网输出的电能有所差别，所以并不能直接接入大电网，因此有必要通过相关方法来解决这一问题，经研究提出了太阳能光伏发电并网技术。本文将介绍太阳能光伏发电并网技术和展开分析工作，并提出应用中存在的一些问题。

　　关键词：太阳能;新能源发电;光伏发电;并网技术

　　太阳能是一种可再生和清洁发电能源，因此太阳能光伏发电技术迅速普及，但太阳能发电仍存在一些问题，所以并不能直接取代传统大电网，由此就需要将太阳能发电电能与传统大电网相连接。但不能直接相接，因为太阳能发电产生的电能是直流电，大电网供电是交流电。所以就必须通过并网技术来实现两者相接的目的，对此进行研究具有推动新能源电力行业发展的现实意义。

　　1太阳能光伏发电并网系统简介

　　太阳能光伏发电系统主要是由太阳能电池板、控制器、逆变器和储能装置构成，本文将对此系统进行简单的介绍。

　　1.1太阳能光伏电池板

　　太阳能电池板(Solar panel)是太阳能光伏发电系统中的重要组成部分，太阳能电池板是通过光电效应吸收太阳光并直接产生电能的一种装置，一股产生的电能直接供负载使用或储存于电池内部备用。目前太阳能电池板内部主要成分为“硅”，太阳硅电池板有着能量转换效率高和使用寿命较长等优点，但也存在成本较大的缺点。

　　1、2太阳能光伏控制器

　　太阳能控制器又被称为太阳能充放电控制器，它是整个并网光伏发电系统的核心部分，是控制蓄电池充电和蓄电池给负载供电的自动控制和保护设备。因在太阳能光伏发电过程中产生的电能波动性较大，如果不对此加以控制，将直接影响蓄电池的使用寿命。所以控制器的作用是提供最佳的电流和电压为蓄电池充电，并监控过度充电和放电情况的发生，有助于减少充电损耗和增加蓄电池的使用寿命。

　　1.3并网逆变器

　　逆变器是太阳能光伏发电系统中的核心部分，它是一种将直流电力转换成交流电力的设备，一股转换后的电压和工频为(220V，50HZ)，其主要成分为半导体材料由逆变桥、控制逻辑和滤波电路三部分组成。

　　在逆变器选型方面：此类设备容量较大，需要根据光伏组件的实际情况来进行选择。同时为了满足并网运行下人工对系统进行监测的需求，建议在配电箱内安装监测系统。近年来，我国1.5KV大功率逆变器发展速度较快，得益于良好的技术和成本优势，现已成为我国光伏逆变器行业的主流趋势。目前我国80%地面电站均己采用1.5KV逆变器系统，余下的仍沿用传统的ffKV逆变器。

　　为了尽可能降低太阳能光伏发电并网逆变器系统故障率，在技术应用中必须设置保护装置，具体保护系统见表1，

　　1.4太阳能储能装置

　　太阳能蓄电池是太阳能光伏发电系统中的储能设备，其作用在于太阳能发电量低于供电要求时给负载输电，发电量超过平均值时光伏电池板给蓄电池充电以备用。目前我国铅酸免维护蓄电池和胶体蓄电池因其有着维护量少和环保性高的特点而被广泛使用，又尤其是在偏远地区的工作站使用较多。

　　2太阳能光伏发电并网系统存在的问题

　　在太阳能光伏发电并网技术应用过程中，由于并网光伏发电系统存在的一些问题，将会对传统的公共供电系统的电网产生不良影响，比如谐波污染、电压波动、无功平衡等，下面对以上几种现象进行简要的分析介绍。

　　2.1 谐波

　　在太阳能光伏发电系统中，逆变器是产生谐波的根本原因。原因在于：太阳能光伏组件在吸收太阳能后产生的电能是直流电，并不能直接满足传统电网的需要，无法与传统电网相接，因此要通过并网逆变器将直流电转换成与大电网同相位、同频率的正弦波交流电。

　　但是在电流逆变转换的过程中，会产生大量的谐波，而当谐波达到一定程度就会造成谐波污染现象，如果不及时的采取措施消除谐波，将会增加对并网的电能损耗和对电磁的干扰，使功率因数低下，破坏功率平衡，对相位锁定变换造成影响，增加对电网的危害。

　　因此在并网完成之后，应加装谐波污染监控系统对实际谐波进行监测，再依照我国电网谐波规范来判断是否出现谐波污染现象，如果出现则必须进行调整。表2为我国公用电网谐波电压规范表。

　　2.2电压波动

　　在太阳能光伏发电系统中，太阳光的强弱是影响发电电压的主要因素之一，即光强越高则电压输出功率越高，否则相反。由此可知在光强波动变化条件下，太阳能光伏发电过程中必然会出现电压波动。可见，电压的频繁波动代表太阳能光伏发电状态不稳定，直接并入公用电网可能会造成负面影响，因此针对这一问题，需要根据实际情况来做好电压补偿工作，这样可使光伏发电电压始终保持在较高水准，满足并网后大电网的供电需求。

　　2.3无功平衡

　　无功功率平衡是指在太阳能光伏发电并网系统中供电系统的无功电源所发出的无功功率与系统中的无功损耗及无功负荷相平衡。在光伏并网发电系统中无功平衡功率因数一般在0.98以上(表示有功输出)，考虑到公用电网供电需求，功率因数可能会有所下降，由此引起无功失衡的问题，因此就必须通过相关措施来维持无功平衡的局面。

　　为满足电力系统供电需求和确保电能供应的质量，现对光伏系统提出无功功率补偿技术，为了维持平衡，需要根据装机容量的60%对光伏发电并网系统的功率因数进行控制，这样才能保障太阳能光伏发电并网技术的功率因数在合理区间内(区间范围：0.85—0.98)，维持无功平衡。

　　3结论

　　综上，太阳能光伏发电并网技术的应用是实现并网发电的必要技术手段，本文对该项技术的基本应用原理进行了分析，以及对此系统的组成做了简要介绍。同时，为了保障该项技术的应用效果，提出了一些并网过程中所存在的问题，通过对该系统存在的问题进行处理，可保障并网技术系统应用合理，使太阳能光伏电能顺利并入大电网。根据对光伏发电的分析可知，该技术具有技术可行性和环境友好性等优势，相信在未来的能源发电市场上光伏发电会占据极大的比重，加快推动其应用，对我国未来社会可持续发展具有重要意义。——论文作者：赵俊林，秦虹，申雨慧

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文章名称：太阳能光伏发电并网技术及其应用

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