太阳能光伏发电并网技术应用分析 黎红亮

发表时间:2020/8/12   来源:《电力设备》2020年第10期   作者:黎红亮 徐文超
[导读] 摘要:随着社会与科技的进步,工、农、商、旅乃至科技全产业链飞速发展,在提高区域经济造血能力的同时,所消耗的能源也是十分巨大的。
        (五凌电力中宁隆基光伏电站  宁夏回族自治区中卫市  755000;五凌电力乌海光伏电站  内蒙古自治区乌海市  016000)
        摘要:随着社会与科技的进步,工、农、商、旅乃至科技全产业链飞速发展,在提高区域经济造血能力的同时,所消耗的能源也是十分巨大的。与此同时,由于很多非可再生资源在相当长的一段时间内是无法更新的,假如一味追求眼前的利益,至生态环境于不顾,必然会引起能源枯竭,与我国的可持续发展观背道而驰。而太阳能光伏发电并网技术的出现,掀起了新式循环型能源的热潮,对于满足社会能源需求,发展绿色产业,加强生态环境建设等有着重要的现实意义。
        关键词:太阳能;光伏发电;并网技术;应用
        引言
        大型并网光伏发电系统方案的设计,是新能源开发的重要途径。当前我国传统能源量急剧减少,世界能源面临巨大危机,全球十分关注能源问题。国家针对当前能源消耗巨大,储备粮不断减少的情况,加大研究新能源的力度,不断开发太阳能等新能源,不仅可以缓解传统能源短缺危机,还能够改善能源对环境的影响。据统计,当前煤炭能源消耗量每年达到37亿吨,初步粗略估计,太阳能资源储量至少为15000亿t/a,由此可以看出太阳能具有很大的发展市场。国家对并网光伏发电十分支持,加上光伏产业相联系的组件生产数量增加,价格下调,这为光伏产业发展提供了有利条件。
        1概述
        1.1光伏发电概述
        随着我国能源开发及节耗工作顺利开展,电能作为当下重要的清洁能源能源。对人们正常的工作学习、生活生产发挥着极为重要的作用。伴随科学技术不断创新,“光伏发电”应运而生。光伏发电不是单一片面的简单流程,而是需要对其进行更为科学、合理的系统布局。光伏发电主要是指通过光电效应,将太阳能转变为电能的系统过程。在该转换过程中主要是通过光伏组件完成,其后通过逆变器进行整流逆变,最后介入其电网、负荷当中。其中,太阳能电池陈列在其作用发挥与功能体现方面较为明显,也是该系统的主要能源核心元件之一。高效的逆变器将光伏电池组件产生的直流电转换为符合电网及电气设备要求的交流电,MBBT的跟踪应用实现了综合转化效率的最大化。控制器主要负责对整体系统进行有效控制、调度等。蓄电池主要负责对电能进行及时存储,根据实际情况进行负载供电。因此,从光伏发电的原理及层面角度来看,各系统配置及组件间具有较好的协同及控制关系。通过分析后发现,光伏电池组件的输出方式主要为非线性模式,具有一定的恒压源特征。
        1.2光伏发电系统优点
        光伏发电以太阳能资源为主,太阳能资源比较普遍,开发利用比较便利,并且减少开采运输等环节。太阳能资源同时十分环保,属于洁净能源类型,不会对环境造成污染,是当前环保建设的重要选择。光伏发电在太阳能作用下能量技术非常大,一年内太阳能辐射能量与130万亿t标煤所产生能量相同,是当前可开发资源中最充足的资源。根据对太阳的研究知道,太阳存在时间至少还能够达到上百亿年,由此可以看出,太阳能资源相对来讲具有并不枯竭的特点。光伏发电系统,不需要过长的建设工期,同时投入成本不高。根据光伏发电站建设统计,保证专业技术到位的基础上,准备好资金与材料,其投入成本相较于水电站等成本至少减少1/3。
        2太阳能光伏发电并网技术应用
        2.1升压系统
        应用光伏发电并网技术时,为了满足能量转换额定电压的要求,需要由升压系统进行有效处理。作为并网的重要组成部分,升压系统在应用时还需要配置好升压变压器,只有根据系统的实际发电量才能选定合适的升压变压器类型。举例来讲,使用箱型干式变压器对提升升压系统稳定性具有较好的作用。

从结构上来看,升压变电站可分为上下两层,上层是逆变工作室,主要用来监测逆变器的平稳运行;下层是配电工作室,主要用来向升压系统提供电力来源。在升压变电站中,对高低两种类型的压进线柜进行科学、合理的配置,并引入计算机监控系统实现与逆变室的同步监测,能够确保发电并网技术的工作效率不被影响。
        2.2防雷系统
        防雷系统,顾名思义,主要用于避免雷击问题。太阳能光伏发电并网系统在遭受雷击后,组件损伤面积较大,给维修带来一定难度。因此,应全面贯彻防雷规范,实现接地标准化。比如说,在变电站的屋顶,安装避雷措施,有效避免雷击对并网系统造成的严重破坏。避雷带是应用较为广泛的避雷装置之一,在安装过程中,通常采用环形安装,并对引下线进行独立设计,以提高发电并网系统中电气设备接地的科学性。对于变压器这类设备,应执行外壳接地方式,从部分到整体,充分发挥防雷系统的作用,为光伏发电并网技术的应用提供安全保障的同时,进一步提高太阳能的转换效率。
        2.3太阳能电池技术
        光伏发电技术的核心与关键是光伏电池。光伏电池经历了好几代的变更与创新,第一光伏电池的主要原料是硅,在应用技术不断完善与应用范围不断提升的共同作用下,第一代光伏电池原料的成本却一直未能得到明显的降低。第二代光伏电池的主要原料则是在衬底铺上非硅材料,主要目的是降低电能的耗损。此方式使得光伏电池原料的成本得到了明显的控制与降低。之后,光伏电池的原料则为继晶体硅和薄膜电池,在设计理念与科学技术的完善下,有力地提升了光伏的转换效率。
        2.4光伏系统运行方式设计
        通过对相关资料整理分析后发现,光伏发电系统主要分为并网型、离网型两种。其中,能够与其公共电网进行关联的称其为并网类型。其可以进行独立运行并与其电网不发生关联关系的为离网类型。离网类型系统主要适用于较为偏远地域、地区,且该地区范围中必须不具备公共电网系统。离网类型系统对其储能设备的要求相对较高。并网类型系统恰恰与离网类型系统相反,往往建设在离公共电网较近的地区,并公共电网具有一定的依赖性。并网类型系统的最大功能是可以实现其光能的转变及并入,将光伏电能并入到电网中去,使公共电网系统可以获取大量电能。且对存储系统的依赖性相对较低。该系统主要选择并网类型光伏发电设备,其具体运行模式如下:第一、该系统白天可以通过太阳能电池板进行快速发电,为周边建筑及区域进行及时供电。当其供电量过剩或充裕时,进行自主型充电,主要以蓄电池组充电为主。待其蓄电池组充满后将其剩余电能进行电网输送。待其天气不好,如阴雨、无光等情况下在有其蓄电池组进行电能供应,一旦出现不足情况则由电网进行持续供电。第二、在夜间无光情况下,太阳能板无法进行运行工作,此时则由蓄电池组进行相应供电,如不足后则由公共电网进行供电。
        2.5太阳能光伏发电并网电流控制技术
        逆变器在并网技术中主要起控制作用,在逆变器的作用下,直流电能科学转为交流电。设置逆变器,根本目标是对电力谐波进行科学的降低,从而确保电压供应的效率明显地提高,由此保障电流输入环节与输出环节的科学性与稳定性。光伏发电并网电流控制技术,主要应用目标是对电力总谐波的失真率进行科学控制与有效减少,而电流控制策略的好坏直接影响着变换器控制系统的实际运转情况。
        结语
        综上所述,光伏发电系统的应用,是改善能源紧缺、协调环境与能源消耗矛盾的重要选择。当前国家对并网光伏发电制定了更多支持政策,从多方面予以鼓励。在这样的发展背景下,并网光伏发电系统方案设计,需充分利用有利的市场条件,从研究成本、转换效率等方面出发,不断进行方案优化,有效解决在方案研究中的成本与效益问题,为我国新能源研究贡献力量。
        参考文献
        [1]陈炯亮.太阳能光伏发电并网技术的应用现状与对策[J].科学技术创新,2015(25):216-216.
        [2]李宇光,刘强,战勇,etal.储能技术在光伏并网发电系统中的应用初探[J].中国高新区(20):33.
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