分布式光伏发电系统的并网技术应用分析

分布式光伏发电系统的并网技术应用分析

孙倩

信息产业电子十一设计研究院科技工程股份有限公司  无锡市  214063

摘要：随着能源需求的增长和环境保护意识的提高，分布式光伏发电系统逐渐成为新能源领域的研究热点。在分布式光伏发电系统中，实现与电网的并网是至关重要的。并网技术的应用可以使分布式光伏发电系统更好地融入电网，实现可靠、高效、安全的电力供应。基于此，本文将对分布式光伏发电系统的并网技术应用进行简单分析。

关键词：分布式；光伏发电系统；并网技术应用；分析

1. 光伏发电

光伏发电技术的原理是指将光能转化成电能，通过光伏电池将可见光、紫外线或红外线等能量转化为直流电能，然后通过逆变器将直流电转化为交流电，最终供给用户使用。

在光伏电池中，太阳辐射光子激发电子从传导带到导带，产生电压和电流，从而将光能转化为电能。光伏电池与传统化石燃料发电相比，有诸多优点。首先是燃料成本低廉，光伏电池的主要燃料是太阳辐射光子，不需要煤、油、天然气等化石燃料，因此光伏电池的燃料成本非常低。其次是环保清洁，光伏发电不会产生污染物和二氧化碳等温室气体，对环境污染较小。在未来的能源体系中，光伏发电将成为发展方向之一，尤其在新型智能电网建设中，分布式光伏发电系统的应用前景广阔。

2. 分布式光伏发电系统的并网技术

2.1概述

并网是指将分散的电源通过电网的通道进行有序的连接，使其合理分配能源和实现互联互通的技术。在分布式光伏发电系统中，光伏电池在光照条件下产生直流电，而家庭和商业用电设备则需要交流电才能使用，因此需要经过逆变器将直流电转换成交流电后，才能向电网中直接馈电。

2.2并网技术原理

随着分布式光伏发电技术的不断发展和应用，其并网技术也日趋成熟。分布式光伏发电系统的并网技术原理主要是通过逆变器将光伏阵列发电的直流电转化为交流电，并与公共电网的交流电进行同步，实现电能的双向传输。

逆变器是实现分布式光伏发电并网的核心设备，逆变器的性能表现直接影响到分布式光伏发电系统的发电效率和安全性。现阶段市场上的逆变器主要有串联式逆变器和集中式逆变器两种型号，其中串联式逆变器适用于较小规模的光伏发电系统，而集中式逆变器适用于大规模的光伏发电系统。

分布式光伏发电系统的并网技术还包括了光伏发电电压的控制、电网侧逆变器的保护、功率因数控制和电能质量控制等一系列技术。其中，光伏发电电压的控制主要是为了使逆变器输出的交流电电压符合公共电网的电压标准，从而实现电能的双向传输；电网侧逆变器的保护是保证分布式光伏发电系统与公共电网之间的电能传输安全可靠的关键，主要是通过逆变器的保护措施对电能进行限制和管理；功率因数控制是为了保持电能传输的稳定性，防止反向电流对电网产生影响；电能质量控制是对光伏发电系统输出的电能进行监测和控制，以保证电能质量的稳定和安全。

2.3优缺点

一方面，分布式光伏发电系统的并网技术实现了光电转换的高效利用，将太阳能转换为电能并传输至电网中，提高了能源利用效率。其次，由于分布式光伏发电系统的并网方式采用的是单相供电，即从发电系统向电网供电，因此能够有效地降低污染物排放，改善了环境质量。此外，与传统发电方式相比，分布式光伏发电系统具有柔性、可靠性较高的优点，便于监控和实时维护。

另一方面，分布式光伏发电系统的并网技术存在一定的缺点。首先，由于光伏发电系统的输出电压和频率与电网的要求存在差异，因此需要进行逆变器等装置的中间转换，造成能量浪费和设备成本高等问题。其次，由于分布式光伏发电系统的规模相对较小，处于分散状态，可能存在安全隐患和电网稳定性方面的问题。此外，分布式光伏发电系统的运行与电网的供需平衡密切相关，具有较高的技术门槛和运营难度，需要加强监管和管理，确保系统的稳定性和安全性。

3. 分布式光伏发电系统的并网技术应用

3.1光伏发电并网控制技术的应用

首先，为了实现分布式光伏发电系统的无功补偿，可以采用电流控制策略。该策略可以通过控制逆变器的输出电流，来调节发电系统的无功功率。同时，还可以通过控制逆变器的输出电压，来实现对有功功率的调节。其次，为了保证分布式光伏发电系统在并网过程中的安全运行，还需要采用电压控制策略。该策略可以通过控制逆变器的输出电压，来保持其输出电压稳定，从而有效避免电网电压的波动对系统的影响。除此之外，在进行并网控制策略的设计时，还需要考虑到分布式光伏发电系统的特性，例如电池寿命、电池效率、电网电压的稳定性等因素。只有充分考虑这些因素，才能够保证分布式光伏发电系统在并网过程中的顺利运行。

3.2并网保护措施

在分布式光伏发电系统中，并网保护是十分重要的环节。在工作过程中，由于各种原因可能会导致并网故障，比如电网电压异常、频率振荡等，这些可能会对电网安全造成威胁。因此，在设计光伏发电系统时需要考虑并网保护措施，保证并网的可靠性和安全性。

针对并网故障情况，常见的保护措施包括电流限制、电压正反接保护、过温保护等。在电流限制方面，可以通过设备中的电流保护器或电流限制器来实现。在电压保护方面，可以通过电压保护器、过电压保护器等设备来实现。过温保护方面，可以通过设备中的温度传感器等器件来进行监测和控制。

在实际应用中，电网故障时常会导致电流突变。一般来说，电流突变的大小会对光伏逆变器产生影响，导致其电流过大，甚至烧毁。因此，光伏发电系统的并网控制必须具备良好的动态响应能力，能够快速切断系统连接以避免电流突变造成的损害。除此之外，提高逆变器的并网稳定性及响应速度、增强逆变器对电网的适应性等措施也是十分必要的。

另外，逆变器的产生的谐波对电网的影响也不容忽视。逆变器的非线性使其存在谐波电流及其谐波，其中的五次及以上次谐波会严重污染电网，因此需要在设计中采取措施降低逆变器中的谐波电流，确保逆变器对电网的影响在可接受的范围内。

3.3并网逆变器技术

并网逆变器是分布式光伏发电系统中的关键组件之一，它将太阳能电池板发出的直流电转化为交流电，使之与电网实现连接。近年来，随着能源转型的加速推进，国内外对分布式光伏发电系统的研究越来越深入，对逆变器的技术提出了更高的要求。

首先，逆变器的效率必须高。因为光伏发电系统中太阳能电池板发出的直流电需要转化为交流电，所以电能损耗较大。为此，研究人员提出通过减小光伏逆变器峰值电流，优化工作模式，减少传输中的损失，提高逆变器的转换效率。目前，新一代逆变器的效率已经超过94%，大大提高了运行效率。

其次，逆变器的稳定性也是一个需要考虑的因素。在电网并网的过程中，往往存在着交流电网频率波动、电压波动等因素，而逆变器的能否稳定运行直接影响到系统的安全性和可靠性。针对这一问题，研究人员优化制造工艺、提高电路设计水平，并且引入了电力电子器件，使逆变器能够克服电压波动、频率波动等电网问题，确保其长期稳定运行。

最后，在逆变器的使用寿命方面也进行了提高。由于光伏发电系统往往需要长时间运行，使用寿命成为逆变器的重要性能指标之一。研究人员通过更换更耐用的电子元件、加强散热设计、增强逆变器的防护性能等手段提高了逆变器的使用寿命。同时，对逆变器的运行轨迹进行监测，定期维护保养也是确保其长期稳定运行的重要手段。

结语：

随着分布式光伏发电系统规模的不断扩大，其对电网的影响日益凸显。因此，在实现分布式光伏发电系统的并网过程中，必须要对其对电网的影响进行分析，进一步完善其并网技术，增强其稳定性和可靠性，以适应不同的应用场景和环境要求。

参考文献：

[1]李梁.分布式光伏发电系统的并网技术应用[J].电力设备管理, 2021, 7: 102-103.

[2]朱文杰.分布式光伏发电系统的并网技术应用[J].集成电路应用, 2020, 37(9): 76-77.