太阳能光伏发电并网技术的应用分析

太阳能光伏发电并网技术的应用分析

杜冬艳

国网山东省电力公司东营供电公司

摘要：太阳能是近年来发现的最为清洁、高效并且可应用面较广的能源之一，而在当前对太阳能技术利用发展方面还存在很大的潜力，太阳能光伏发电技术作为太阳能发电环节中的重要组成，日益受到重视。

关键词：太阳能；光伏发电；并网技术；应用

1 前言

全球变暖和环境污染已成为当今挑战性的问题，这促进了可再生能源的快速发展。光伏发电以其巨大的容量和潜力，通过降低能源消耗，进而减少环境污染，被人们普遍认为是最有前景的可再生能源之一。随着电力需求的不断增加，对绿色分布式能源和快速消耗的化石燃料的需求也在不断增加。最常见的绿色分布式能源是太阳能光伏、燃料电池（FC）或连接在配电电压水平的微型涡轮机。

2 太阳能光伏发电并网

对于并网系统，其主要特点为：由太阳能电池产生的直流电通过逆变器变为满足公共电网要求的交流电，然后进入到电网，此时电池方阵除提供交流负载，还能向电网反馈剩余电力。在光照不足时，组件产生的电能较少，无法满足负载的实际要求，此时由公共电网进行供电。因太阳能发电可以与公共电网直接相连，所以能省去蓄电池，既减少损耗，又节省造价。然而，并网实现的前提是配置专用逆变器，用于确保输出电力能否满足各项指标的实际要求。由于逆变器自身特征，其会产生一定能量损失。该系统对光伏组件与公共电网进行并行使用，为本地各种负载提供电能，避免负载缺电，同时起到一定调峰作用。然而，系统作为典型的分散式发电，其可能对电网造成影响，在设计中应充分考虑。

3 太阳能光伏发电并网技术应用

3.1子系统

太阳能光伏发电并网系统，可以划分成多个子系统，包括光伏模块、直流配电、逆变并网等。逆变并网子，是最重要的子系统，其可把光伏发电并网系统中的三项交流电，接入到升压变电器结构中，促使太阳能并网转化的电能，可以和电网系统相互耦合，扩大太阳能使用的范围。

3.2主设备

太阳能光伏发电并网的主设备，是实现系统运行的关键。本文以并网逆变器为例，分析主设备在太阳能光伏发电并网技术中的运用。并网逆变器，其为系统的核心，并网逆变器选择时，不能仅仅选择容量大的设备，要结合太阳能光伏发电并网系统的实际情况，保障并网与并网逆变器的匹配性，才能提高并网逆变器的工作效率。在并网逆变器工作时，还要提供直流配电监测，用于维护并网逆变器的安全度，同时并网逆变器连接到太阳能光伏电池组件，而且逆变器能够分散光伏发电并网系统，以独立的形式存在，维护光伏发电并网系统的可靠性。

3.3升压变电站电气部分

对于升压变电站，其额定容量、进线回数、电容器与电压比需要按照实际发电量进行考虑和设计。采用分层的方法对电气综合室进行布置，在底层布置电容器室与配电室，在上层布置逆变器室，同时设置必要的逆变器屏与监控屏。至于升压变压器，以干式变压器为主，其容量根据设计要求充分考虑；高、低压进线柜分别采用中置式空气绝缘与低压抽出式开关柜。此外，在升压变压器中，还应设置实时监控系统，以此对升压站实际情况进行全面监控。该监控系统主要对高压侧与升压变压器各项参数进行动态采集，并对升压变压器、电容器和出线并网等的开关进行控制，获取各支路实际发电量。通过对群控器的应用对多路逆变器进行并联运行、控制，它能对多台逆变器进行投入和退出控制，提供同步并网等各项功能，实现对逆变器实际负载的均分，减少低负载条件下的逆变器实际损耗，同时延长装置实际使用寿命。 在群控器的支持下对逆变器各项运行数据进行采集，同时在数据处理与分析后将其传输到相应的管理部门。

3.4保护措施

在干式变压器中，应设置超温与高温保护，在动作后跳开高压侧与低压侧的开关。 在高压开关柜布置测控保护设备，如方向保护、过电流保护与零序过电流保护，在出线并网开关柜，也安装保护设备，如过（欠）频率保护、电压保护与低电压保护；在电容器开关柜，设置包含差压保护和电流保护等在内的保护装置。此外，对低压进线开关而言，应具备在过流时立即脱扣的保护功能。 为保证与公共电网顺利并入，并网逆变器应具备以下保护功能：①极性反接保护；②短路保护；③可防止孤岛效应的保护措施；④过热与过载保护；⑤接地保护；⑥自动脱离保护。

3.5防雷系统应用

防雷系统，能够对并网过程中的雷击问题进行有效的预防，由于并网系统涉及内容广泛，一旦遇到雷击问题，非常容易造成大范围的损坏，不利于电网的安全运行，因此，必须要对防雷系统进行有效的落实，对防雷接地进行规范的设置，防止并网系统受到雷击的威胁。如在重要的建筑物顶部需要进行避雷装置的设置，根据避雷方式对引下线进行设计，对于各项系统当中的各项电气设备，也要做好接地处理，尤其是变压器，应对其防雷水平进行不断的提升，使光伏发电的安全并网得到相应的保证。

4 太阳能光伏发电并网应用的注意事项

4.1谐波

太阳能光伏发电并网技术，提供可以接入到电网中的电能，并网与电网的电流，频率和相位相同，同属于正弦波电流，并网和电网的相互作用过程中，会在并网系统中引起谐波，形成谐波污染。我国电网中，对电网谐波有明确的规定，在太阳能光伏发电并网技术应用中，一定要注意谐波问题，通过对规定分析，评估光伏发电并网中的谐波危害，当太阳能光伏发电系统接入到电网系统之前，应该合理的检测谐波电流，促使电流达到规范的标准，如有谐波干扰，就要安装滤波器等，消除谐波干扰。

4.2电压波动

电压波动，对太阳能光伏发电并网技术的影响很大，并网系统的输出功率，受到太阳光强度的影响，强度高，并网系统输出的功率就会大，夜间基本没有功率。由此，太阳能光伏发电并网技术应用时，注意外界的影响因素，不仅仅是太阳光的强度，还包括季节、气候等，完善并网技术运行的环境。

5 太阳能光伏发电并网技术应用的未来展望

太阳能光伏发电并网技术是目前正在进行研究和推广的一种潜力巨大的新型技术，就目前而言推广还不十分广泛，并且受到地域和环境限制，在某些区域应用效果良好，但还不完全适应供电系统。目前对于太阳能光伏发电并网技术的应用重点在于提供充足稳定的太阳能量，以及提高太阳能电池板的能量转化率。随着人工太阳能以及新型材料的不断研发，太阳能光伏发电并网技术的前景良好。通过对太阳能光伏发电并网系统相关设备的研究及改进，进一步优化并推广该技术的应用，从而提高能源利用率，为生产生活提供更为清洁、高效、稳定的能源供给，具有十分重要的现实意义。

6 结语

太阳能光伏发电并网技术是一种将太阳能转化为电能的新型技术，具有良好的应用效果，并且发展前途良好。虽然太阳能光伏发电并网技术会受到自然因素和技术因素的限制，但随着将太阳能光伏并网发电系统的不断推广，并对其进行进一步研究和改进，能够有效的改善其供电能力，更好地为人们的生产和生活提供稳定的能源供应。

参考文献

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