1国网鞍山供电公司辽宁鞍山114000
2国网鞍山供电公司辽宁鞍山114000
3国网鞍山供电公司辽宁鞍山114000
4国网鞍山供电公司辽宁鞍山114000
5国网鞍山供电公司辽宁鞍山114100
摘要:现如今,国家发展越来越好,科学技术不断的创新,光伏发电技术作为一种新兴的发电技术,具备高效、无污染的特性,但是,在实际应用过程中,该技术的复杂性以及稳定性并未被很多企业所了解,这就造成在分配电能以及运输过程中存在很多问题,这些问题严重阻碍了光伏发电技术的发展,因此,应该有针对性地提出合理科学的解决措施,不断促进光伏发电技术的发展。
关键词:光伏发电;系统并网;相关技术;研究
引言
在当今社会中,能源问题备受人们的广泛关注,同时在新能源技术方面也投入了很大的精力去研究。太阳能因其具有高效以及清洁的特点而被人们渴望利用。随着理论研究的不断深入,光伏技术的应用实现了太阳能向电能的转化。光伏发电并网技术在这一过程当中发挥了极其重要的作用,而由于它的结构相对比较复杂,同时工作稳定性也比较高,这就使得光伏企业运营工作的要求相对比较高,但是它的安全运营却直接影响着这个供电系统。为此,对于光伏发电并网大电网当中存在不足点进行深入分析,同时找到科学合理的解决措施具有极其重要的意义。
1光伏发电系统的构成以及并网特点
1.1光伏发电系统的概述
光伏发电在原理上不同于其他的发电技术,该技术主要依靠太阳光照射光伏元件,进而在光生伏打效应作用下,使得电荷发生聚集现象,继而产生电动势,最终实现转换成电能的全过程。通常光伏系统主要有以下几个元素组成:太阳能电池方阵、控制器、直流配电柜、逆变器、交流配电柜等。其中不同的组成部分发挥的作用不尽相同,在光伏发电系统中,逆变器和太阳能电池方阵是最主要的组成部分。太阳能电池方阵主要依靠串联的方式,将太阳能电池组件组成在一起,从而使得电压足够大,符合输出的要求。光伏发电技术主要特点是变化较快,主要是由于容易受到温度以及光照等因素的影响,如果外界的光照以及温度发生较大的变化,就会直接影响光伏发电的效率,同时,该技术输出的电是直流电,只有将直流电转变为交频电流才可以正常使用。
1.2并网技术
在进行光伏发电系统并网过程中,需要满足一些基本的条件,逆变器输出的电流频率与电网电压的频率相同,同时两者的相位也必须相同,只有这样才可以完成并网过程。现阶段,光伏发电系统的并网主要有两种形式:集中式和分散式。不同的并网方式原理以及特点不尽相同。其中集中式并网的特点:在电能产生时直接输出到大电网,进而在大电网中,根据实际的需求在合理分配,并网的方式还有一定的适用条件,通常而言,主要用于远距离的运输;分散式的并网技术主要的特点:在电能产生之后,可以直接将电能分配到用电符合上,当电能过多或者电能不足时,可以依靠大电网进行直接条件,该并网的方式在实际使用上也存在一定的使用方式,通常使用在城区的并网。
2光伏发电系统结构
2.1集中式逆变器
集中式逆变器结构主要由光伏阵列、逆变器及高压直流总线构成。它是光伏发电系统最早采用的逆变器形式。在该系统中所有的光伏器件通过串并联构成一个光伏阵列,该阵列的能量通过一个大功率逆变器转换为交流电。集中式逆变器输出功率可达兆瓦级,发电成本低,主要用于功率等级较大的场合。然而,这种串、并联连接方式使光伏器件不仅受串联模块特性的影响,也受并联模块之间特性的相互影响;若光伏阵列中某一个组件被阴影覆盖,则该组件不仅不能输出功率,还会成为系统的负载,引起该组件的发热,同时这将使该组件寿命缩短;另外,这种结构需要高压直流总线连接逆于变器与光伏阵列,降低了安全性,且增加了成本。
2.2集成式逆变器
集成式逆变器是由逆变器和光伏模块构成以作为光伏发电系统的一个模块,每个模块都是独立工作的光伏系统。优点是:效率高,直流母线可省略,输出端可直接接到电网,即便某个模块发生故障,系统的其它部分也能正常工作,提高了光伏系统的安全性。而每个集成式逆变器均带有单独的MPPT控制电路,可以最大程度的发挥各光伏器件的效能。不过在同等功率水平条件下,集成式逆变器造价要高于其它拓扑形式,且与大功率逆变器相比效率较低。由于集成式逆变器的结构限制,一旦逆变器或光伏器件发生故障则会给逆变器的维修工作带来不便。
3光伏发电并网及其相关技术发展现状
3.1光伏并网发电系统中的关键技术
(1)最大功率点跟踪技术通过运用最大功率点跟踪技术,可明确光伏并网发电系统所在的环境,分析环境中的温度、光照等对并网造成的影响,并且还可绘制光伏并网发电系统的特性曲线,然后在依据曲线的变化状况,对并网光伏发电的最大功率点进行相应的跟踪。同时,最大功率点跟踪技术与光伏并网发电系统自身的运行效率之间存在直接的关联,例如常用的两种跟踪方法:①扰动观察法,在光伏并网发电时,通过设计小型扰动,可比对扰动前后的并网情况,获得最大功率点位置,并网扰动方式可控制输出电压,利用电压差,还可形成扰动,以跟踪功率状态。②电导增量法,瞬间电导数据与变化量是此类方法运用的决定性因素,其能够通过分析光伏列阵的曲线变化情况,获得曲线的单峰值,并由此判断出光伏并网是否处于最大值发电状态。(2)并网逆变器控制技术并网逆变器可确保光伏并网发电系统的灵活性,进而使得工程的多样化需求得以满足,为太阳能始终处于最佳的转换状态提供保障。同时,逆变器还可控制光伏并网发电系统的工作模式,为电流提供直接或间接控制的方法。近年来,随着科学的迅速发展,间接与直接控制不断融合发展,较好的发挥了间接、直接电流的控制效果,弥补了双方的缺陷,融合之后的并网逆变器控制能够实时跟踪电流变化情况,以保证电流的稳定性。并网逆变器控制重点技术主要包括:①数字控制技术,该技术是并网逆变器控制技术的重要基础,是一种热电技术。②PID控制技术,其主要是采用全量、增量的方法支持逆变器的运行,此类技术相对成熟。③重复+PI混合控制技术,此类技术具有复合的特征,能够以复合的方式控制逆变器的运行,从而确保逆变器的稳定性。
3.2分布式电源并网技术的接入方案
DER并网技术接入配电网之后,需要对DER并网技术的容量与配电网之间的匹配程度进行全面的考虑,例如当DER并网技术容量小于250kVA时,将其接入380V或400V的配电网中,通过匹配DER并网技术容量与配电网,能够设计出科学的接入方案,接入时通常采用联络线的连接方法,DER并网技术连接配电网的变电所或是接入附近的配电网内。同时,其还能够设计并网保护,DER并网技术一般采用孤岛保护方式,孤岛装置提供主动式与被动式保护,能够为光伏并网系统的安全性提供保障。当并网逆变器监测出危险之后,往往会自动切断分布式光伏发电,以保护人员的安全,逆变器的电压可由配电网提供。
结语
加快制定各种形式新能源并网标准以及完善现有标准是推动智能电网发展的原动力之一。目前,除了光伏发电和风力发电,我国还没有制定针对其他形式新能源发电并网的技术标准和规范,而已制定的标准还不够成熟,尚需进一步发展和完善。本文针对目前新能源发电应用最为广泛的光伏发电和风力发电,将国内外相关的主要并网技术标准分别进行了综合比较分析,指出了国内标准存在的不足并提出了一些初步建议,为国内标准的进一步完善提供参考依据。
参考文献:
[1]肖大鹏.光伏发电并网大电网面临的问题与对策[J].通信世界,2017(1):39-40.
[2]姚致清,于飞,赵倩,张群.基于模块化多电平换流器的大型光伏并网系统仿真研究[J].中国电机工程学报,2018(36):27-33+6.
[3]侯玉强,李威.大规模光伏接纳对电网安全稳定的影响及相关制约因素分析[J].电网与清洁能源,2017(4):73-77+84.
[4]李坦.光伏发电并网研究综述[J].技术与市场,2017(9):259.