光伏发电并网及其相关技术发展现状与展望分析

光伏发电并网及其相关技术发展现状与展望分析

杨正江

甘肃中电瓜州风力发电有限公司 甘肃省酒泉市 735000

摘要：随着国民经济的快速发展和进步，各领域的不断提高，促进光伏并网带动了循环新能源的盛行。大力发展太阳能光伏发电并网技术是促进社会可持续发展的重要切入点。在此基础上，从太阳能光伏板、太阳能光伏控制器、并网逆变器和太阳能储能装置等方面分析了光伏发电并网系统的重要结构，进而从国内光伏并网与国外观点分析该技术的现状，最后展望其前景，为光伏发电及相关技术的普及保驾护航。

关键词：光伏发电并网；技术发展现状；展望

引言

在当前的社会经济发展背景下，全国各大地区都在对光伏发电技术进行探究，在一定程度上提升光伏发电技术不仅可以改善生态环境的污染问题，还可以进一步节约用电、时间和空间成本。尽管我国的并网型光伏发电技术还不太成熟，在发展进步的过程中也必定会遇到许多问题，但清洁能源的发展始终是重点关注的问题，而光伏发电在清洁能源中拥有天然的优势，必然会有非常好的发展前景。

1光伏发电并网系统

1.1太阳能光伏电池板

太阳能光伏电池板一般由硅胶、铝合金、接线盒、EVA（热熔胶粘剂）、电池片、背板和钢化玻璃所组成。晶体硅是太阳能光伏电池板的主要光伏材料，市场占有率极高，并且在相当长一段时间内，晶体硅依旧为其主要材料。但晶体硅的造价极高，一定程度上限制了太阳能光伏电池板的普及程度。作为光伏发电并网系统的动力来源，太阳能光伏电池板基于光电效应原理以及光化学效应原理将太阳辐射能转化为电能。当太阳光照射至太阳能光伏电池板表面，硅材料吸收光子能量，电子跃迁现象便随之产生，发生跃迁的电子聚集形成电位差，在接通电路的情况下便会产生输出功率，带动外部电路系统工作。

1.2太阳能光伏控制器

控制光伏发电时的电能波动对于延长蓄电池寿命意义重大，太阳能光伏控制器就是为解决电能波动问题而产生的。太阳能光伏控制器提供合适的电压、电流给蓄电池充电，并管控充、放电状况，进而延长蓄电池的使用年限。作为光伏发电并网系统的核心结构，太阳能光伏控制器（太阳能光伏充放电控制器）规定并控制蓄电池的充电条件以及放电条件，依据负载需求对太阳能光伏电池设备以及蓄电池的电能输出量、电能输出强度进行控制。太阳能光伏控制器控制光伏板进而控制蓄电池的充电性能，并将负载电压供给电压灵敏设备，其具有通信功能、功率调节功能以及保护功能。

1.3太阳能储能装置

作为太阳能光伏发电系统的储能中心，太阳能蓄电池通过平衡太阳能发电量以及供电需求量的关系实现对负载的稳定、持续供电。当太阳能发电量超过供电需求量时，太阳能光伏电池板在满足供电需求的情况下为蓄电池提供备用电量；当供电需求量高于太阳能发电量时，太阳能电池板直接输电给负载并且蓄电池给负载提供备用电量。现阶段的胶体蓄电池以及铅酸免维护蓄电池以其环保性能高、维护需求低的特性而深受喜爱。

2光伏发电系统谐波的产生及危害

2.1光伏发电系统谐波的产生原因

光伏发电系统将太阳能通过光伏组件转化为直流电能，再通过并网逆变器将直流电能转化为与电网同频率、同相位的正弦波电流，升压并入电网。在这一过程中，会产生大量谐波。作为光伏发电并网系统中的核心器件，逆变器就是一个谐波发生装置。目前大多数逆变器采用的是PWM（脉冲宽度调制）技术控制三相桥路导通与关断，从而实现直流、交流逆变。在直流电压（电流）转变为正弦电压（电流）的过程中，根据PWM采样控制理论，使用等幅不同宽度的脉冲来等效代替三相正弦波，实际上逆变器输出的不是完全的正弦波，而是含有谐波成分的交流电流。触发角的选择点决定了产生系统谐振的谐波频率，而谐波含量可以通过提高逆变桥开关的切换速度来减少。另外，变压器也是一类谐波源，变压器的电流波形畸变主要与变压器的电磁变换原理有关，主要来自变压器的激磁电流。假设变压器的铁芯不存在磁滞，根据磁通和激磁电流之间的磁化曲线，随着激磁电流的增大或较小，磁通变化幅度越来越小，激磁电流和其产生的磁通之间不是线性关系，因此原边电流并不是完整的正弦波，而是周期性的、但含有各类谐波的电流。激磁电流的畸变主要是由高次谐波引起的，主要是三次谐波。

2.2谐波的危害

谐波对电网产生的危害主要有以下几方面：谐波的存在大大增加了电网中谐振的可能性，谐振会引起很高的过电压或过电流，从而引发电力事故。谐波会增大变压器等铁芯设备损耗，降低其效率，并容易在运行过程中出现故障，缩短使用寿命。谐波电流会使线路电流有效值增大，谐波电压会增强电缆中介质的电场强度，受谐波影响，输电线路附加损耗增大，加速了电缆的老化。谐波影响继电保护和自动装置工作的稳定性。

3光伏发电的发展现状

3.1光伏发电的国内发展现状

我国对光伏发电技术的研究始于20世纪70年代，在最初发展阶段进行规模较大的投资和光伏发电技术研究，让我国光伏发电行业逐渐壮大。光伏发电很大程度地推动了中国能源转型，当前我国并网光伏装机的容量已经远远超过了1.4亿kW。我国不断运用和宣传光伏发电技术的主要原因就是我国拥有丰富的光能源，还有一部分原因是光伏发电技术可以充分满足我国大量人口的用电需求。对安全、绿色能源展开探究，一定要从光伏发电技术着手，对其展开深入研究有着重要的意义。

3.2我国光伏发电技术发展不协调

我国是著名的制造国家，在光伏行业的出产方面也是如此。当前，我国是光伏行业发电的主要根据地，相关产品包含晶体芯片的出产、光能电池的出产等。随着光伏行业的发展趋势越来越好，国内许多企业家也开始建立光伏工业公司。其中最严重的问题就是光伏行业的领域虽然很大，但是技术含量却非常低。因此，我国境内的光伏工业发展产生了严重的不协调情况。境外稳步发展的光伏工业为了保护己方利益，对中国光伏行业实行了技术上的垄断，因此，虽然我国光伏产业有很大的规模，但真正有用的技术是不完善的。

3.3光伏发电的国外发展现状

当前，日本和欧洲占据的光伏发电市场已经远超美国，绿色、安全和清洁是光伏发电技术具备的特点。因此，现在全球都提高了对光伏发电市场的关注度，太阳能组件的容量和工作时间持续呈现上升的势态，但是组件的单价却在逐渐降低，造成光伏电站的数量不断增加的情况，光伏发电行业的形势较好。

4光伏发电并网技术发展方向与展望

太阳能光伏发电并网技术的发展前景不可限量。但是，由于太阳能光伏并网技术起步较晚且发展难度较大，其上升空间还很大，就目前来看，未来太阳能光伏发电并网技术的发展重点包括以下几个方面：1）提高太阳能资源的利用率。根据客户用电需求，尽力扩大太阳能光伏发电并网的覆盖范围，努力提高太阳能光伏组件的能量转换率。2）提高供电稳定性，避免谐波干扰以及动态干扰。使用逆变器进行能源类型的转换（太阳能转化为电能）时会生成大量谐波，并会大幅度提升并网系统的电压畸变率，发电稳定性以及供电安全也会受到极大的影响。3）提高电网适应能力，完善高电压穿越功能以及低电压穿越功能等。4）融入互联网技术，增强基于网络云平台的计算、存储功能，实现数字化以及智能化。5）丰富组件级产品（比如微型逆变器等）。丰富的组件级产品有利于提高市场竞争力。

结语

作为来源广泛的清洁能源，太阳能在光伏并网技术中的应用必将越来越广泛。太阳能光伏并网技术在并网发电中的占比必将越来越大。光伏发电技术的环境友好性以及技术可行性等决定性优势为它赢得了越来越多能源专家以及能源企业的青睐。能源专家以及能源机构应当加大对太阳能光伏并网技术的开发力度以及研究力度，进一步增强太阳能供电的稳定性，延长并网系统设备的使用寿命，降低并网系统的使用成本。

参考文献

[1]邹焱言.探究小型并网发电系统控制策略[J].电气传动自动化，2020,42(04):46-48.

[2]陈忠涛.电力电子化电网中的有源谐波补偿方法研究[D].电子科技大学，2021.

[3]郭宏宇.基于MMC的光伏并网发电系统控制策略研究[J].电子制作，2020(01):32-34.

[4]任嘉琛.分布式太阳能微网发电系统设计及关键技术研究[D].河北科技大学，2021.

[5]徐键.水风光互补发电控制策略与并网控制研究[D].南昌工程学院，2021.