光伏发电并网关键技术与策略探讨

光伏发电并网关键技术与策略探讨

董冠杰

中电投新疆能源化工集团博州有限责任公司

摘要：随着全球人类社会经济的高速发展,对各种能源的需求越来越高,化石能源是全球消耗最高的主要能源,全球变暖、环境污染严重的主要原因是广泛使用化石能源,而煤炭和石油属于不可再生资源。悲观的讲:这些能源还够人类使用一百年,利用完之后,全球开始恶化,所有的资源全部“弹尽粮绝”,乐观的讲:这些能源还够人类使用一百年,但无论是悲观还是客观,资源肯定会有利用完的那天。因此,需要人类不断开采可再生资源,来保证人类社会日益增长的能源需求。在可再生资源中所运用的手段和形式都是通过太阳能所呈现出来的,太阳能潜在资源120000TW,它可以保障人类未来的能源需求,在此过程中也要对光伏发电进行系统控制,来共同构建“生态中国”。

关键词：光伏发电；并网；技术

1 光伏发电系统的分类

光伏发电系统被分为孤立光伏发电系统和并网光伏发电系统两个主要部分。独立光伏发电系统主要由太阳电池组件、控制器、蓄电池等部分组成,若想要为交流负载供电,还需要配置交流逆变器。独立光伏发电系统的优势是可以独立的对边远地区的村庄供电系统、太阳能互用电源系统、通信信号电源等带有蓄电池的部分进行运行,具有一定的独立性。而并网光伏发电系统就是将太阳能组件产生的直流电经过并网逆转器转换为符合市电电网要求的交流电,然后直接接入我国的公用电网。并网光伏发电系统被分为带蓄电池的和不带蓄电池的,带有蓄电池的并网光伏发电系统具有一定的调节性,可根据实际情况来选择需要并入或者退出电网,当电网因故障发生停电时,它还可以提供备用电源,不带蓄电池的并网光伏发电系统一般安装在较大型的系统上,因为它不具备调节性和备用电源的功能。

2太阳能光伏发电的并网技术分析

2.1逆流型

逆流型太阳能并网发电系统是市场上较早的清洁能源解决方案。光伏电池在提供电能的同时也可能存有剩余，通过逆变器和并网保护装置来调节功率，可提高剩余存储电能的利用率，为其他负载所用，作为电力系统的电能补充。当太阳能电池难以满足负载用电量时，则从电力系统中获取电能供给，适用于工业与家庭用电等多种场景，是较为普遍的并网方案之一。

逆流型并网技术可以将电能直接输入电网，相当于节约了电能中转的存储设备，那么也将减少蓄电池再释放过程的消耗，故而投建成本相对较低，且能量消耗较小，间接降低了系统的运维和投资成本。这种不带蓄电池的逆流型并网发电系统更加适用于住宅家庭用户，但是对于用电量较大的商业体或工业产区并不实用。

2.2 混合型

混合型并网系统是在光伏发电基础上引入其他电能，如燃料电池或风力发电等与电力系统并网，其中太阳能光伏发电利用风能进行补充是较为常见的供储能方案之一，以风能作为持续发电的主要供电设备时，光伏发电的共享能源则可以作为补充能源为供电设备提供协助电能的补充作业。由于风能发电受到气候环境变化的影响更为严重，所以光伏发电的储能方案具有更加稳定的配电补充作业优势，可以为缓解电气设备弃风状态下的能源供给增加电能消纳，达到平滑风电输出的积极效果。

2.3切换型

切换型并网发电系统由光伏电池、并网逆变器、切换器等设备组成。正常运行状态下，电力系统与光伏发电系统各自独立运行，当光照不足、阴雨天气、夜间、电池储能消耗殆尽等情况下，则切换器选择以电力系统作为负载供电。那么切换型并网发电系统的蓄电池容量则可以适当下调，初期建设成本也可以适当压缩。还有一种是自运行模式下的切换型并网系统，适用于灾害状态下调节光伏发电系统的供给负载。系统自带并网保护装置，可以对供电功率进行调节。当某地区遇到自然灾害而无法使用常规电网系统供电时，带有蓄电池的切换型并网设备可以为临时通信、道路指示、加油站等设施提供电源。

3光伏发电并网的优化策略

光伏发电并网对电网运行控制产生的影响有很多方面，如光伏发电并网会在一定程度上改变电网的有功功率。光伏发电并网对电网产生的影响是不可避免的，但是这种影响可以通过合理的措施来抑制，例如，通过增加无功补偿设备、对系统中的参数进行优化、通过一定的技术手段来稳定电压等方法来降低光伏发电并网对电网运行控制的影响。

3.1 提升电网运行效率

(1）加强对电力系统电压波动和频率波动问题的监测。电力系统的电压和频率都会受到天气、光照等各种因素的影响，必须加强对这些因素的监测：首先，应该建立并完善电压和频率监测系统，在光伏发电并网的过程中，对这些因素进行全面和实时的监测，并且根据监测数据制定相应的解决措施；其次，应该加强对电压和频率波动的预警工作，在光伏发电并网过程中，电压和频率会受到各种因素的影响，如果发现电压和频率异常变化，要及时进行调整，以保证电力系统各个节点电压和频率的稳定性。

(2）加强对电网运行过程中功率供需不平衡问题的研究。在光伏发电并网过程中，功率供需不平衡问题比较突出，如果不能及时解决，会使电力系统处于失衡状态。因此，应建立功率供需平衡系统，以该系统为基础，加强对电网功率供需不平衡问题的研究，并且制定相应的解决措施，

(3）加强对光伏发电并网关键技术的研究。在光伏发电并网过程中，受到各种因素的影响，可能会出现一些问题，对此，加强对光伏发电并网关键技术的研究和改进：首先应该根据光伏发电并网技术的研究结果，制定相应的解决措施；其次应该加强对光伏发电并网技术应用环境的改进，使技术能够更好地为电网运行服务。

3.2 加强谐波控制

研究发现，在光伏发电系统中不仅有基波，还有谐波，在控制逆变器输出电流时，要考虑谐波的影响。目前，光伏发电系统的谐波控制主要有直接电流控制、无功功率注入和电流跟踪三种方法。在光伏发电并网时，可以在三相四线制系统中增加无功补偿设备，如电容器。应用电容器能够减少谐波污染，但为此需要接入大量的电容器，会影响电力系统的稳定性和电压调节能力。

目前，我国常用的无功补偿装置为静止无功补偿器（STATCOM），其具备较高的功率容量、良好的动态特性、较强的控制能力和可调节性，能够在一定程度上解决谐波污染问题。因此，我国将STATCOM作为光伏发电系统的重要控制装置。

4结语

光伏发电作为我国重要的战略性新兴产业给国家带来经济效益的同时还减少了其他不可再生能源的使用,在一定程度上减少了对环境的污染。大力开发太阳能、风能、生物质能等可再生能源利用技术是保证我国能源供应安全和可持续发展的必然选择,在有限的开发时间减少对不可再生能源的使用,充分利用光伏发电并网发电系统,提高控制能力,为我国能源开采可以满足社会需求提供保障。

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