刘翠祥
凉山州水利电力基本建设工程质量监督站，四川 凉山州615000
【摘要】在寻找和开发新能源的过程中，人们很自然的把目光投向了各种可再生的替代能源。光伏发电就是其中之一。虽然光伏发电的实际应用存在着种种的局限，但是随着光伏发电成本的降低和矿物发电成本的提高以及矿物能源的减少，总有一天光伏发电的成本将会与传统发电成本相当。到时侯，光伏发电将逐步进入商业化阶段。光伏并网发电形成规模后会对电网形成怎样的影响是本文探讨的问题 。
关键词：太阳能，并网发电，影响
一、光伏发电的基本原理
1. 太阳能光伏发电系统的组成
太阳能光伏发电系统主要由太阳能光伏电池组，光伏系统电池控制器，蓄电池和交直流逆变器是其主要部件。其中的核心元件是光伏电池组和控制器及交直流逆变器。
2. 太阳能光伏电池板发电原理：
太阳能电池主要使用单晶硅为材料。用单晶硅做成类似二极管中的P-N结。工作原理和二极管类似。只不过在二极管中，推动P-N结空穴和电子运动的是外部电场，而在太阳能电池中推动和影响P-N结空穴和电子运动的是太阳光子和光辐射热。也就是通常所说的光生伏特效应原理。目前光电转换的效率，也就是光伏电池效率大约是单晶硅13％－15％，多晶硅11％－13％。目前最新的技术还包括光伏薄膜电池。
3. 太阳能光伏发电系统的分类：
目前太阳能光伏发电系统大致可分为三类，离网光伏蓄电系统，光伏并网发电系统及前两者混合系统。
A）离网光伏蓄电系统。这是一种常见的太阳能应用方式。系统比较简单，而且适应性广。只因其一系列种类蓄电池的体积偏大和维护困难而限制了使用范围。
B）光伏并网发电系统，当用电负荷较大时，太阳能电力不足就向市电购电。而负荷较小时，或用不完电力时，就可将多余的电力卖给市电。在背靠电网的前提下，该系统省掉了蓄电池，从而扩张了使用的范围和灵活性，并降低了造价。
C）A, B两者混合系统，这是介于上述两个方之间的系统。该方案有较强的适应性，
二、光伏发电的优点
进入70年代后，由于2次石油危机的影响，光伏发电在世界范围内受到高度重视， 发展 非常迅速。从远期看，光伏发电将以分散式电源进入电力市场，并部分取代常规能源。不论从近期和从近期看，光伏发电可以作为常规能源的补充，在解决特殊应用领域，如通信、信号电源，和边远无电地区民用生活用电需求方面，从环境保护及能源战略上都具有重大的意义。光伏发电的优点充分体现在以下几个方面： 1. 充分的清洁性。 2. 绝对的安全性。（并网电压一般在220V以下） 3. 长寿命和免维护性。4. 资源的充足性及潜在的经济性等。
三、光伏发电局限性。
太阳能具有能量密度低,稳定性差的弱点,并受到地理分布、季节变化、昼夜交替等影响。光伏发电的局限性包括以下几个方面：
1. 时间周期局限。由于光伏发电的条件是出太阳时，光伏发电设备才能正常工作发电。因此，白昼黑夜，一年当中春夏秋冬各个季节对光伏发电的负荷影响巨大。
为了应付这个情况，电网不得不配备相应容量的发电机处于旋转备用状态。2. 地理位置局限。光伏发电设备基本上只能依附建筑物安装建设，也就是所谓的光伏屋顶就地供电。如果离开建筑物来建设光伏发电，将会大大增加成本或者破坏环境和生态。3. 气象条件局限。气候对光伏发电影响。采用光伏并网发电无蓄电池方案时，如果一个城市上空的气候大幅变化，将造成电力负荷的大幅波动；当一个城市上空的空气质量比如空气污染，或能见度变差比如雾天，阴天等都将使光伏发电在线或实时出力下降。 4. 容量传输局限。在解决了光伏发电的成本问题后，大功率，高电压，远距离从荒漠面积输送电力到负荷中心，由于光伏发电没有传统电机的旋转惯量，调速器及励磁系统，将给交流电网带来新的经济和稳定问题。
四、光伏发电并网对未来电网的影响
由于太阳能光伏发电属于能量密度低、稳定差，调节能力差的能源，发电量受天气及地域的影响较大，并网发电后会对电网安全，稳定，经济运行以及电网的供电质量造成一定影响。
1. 负荷峰谷对电网的影响。由于光伏并网发电系统不具备调峰和调频能力，这将对电网的早峰负荷和晚峰负荷造成冲击。光伏并网发电系统增加的发电能力并不能减少传统旋转机组的拥有量，电网必须为光伏发电系统准备大量的旋转备用机组来解决早峰和晚峰的调峰问题。光伏并网发电系统向电网供电是以机组利用小时数下降为代价的。这当然是发电商所不愿意看到的。
2. 昼夜变化，东西部时差以及季节的变化对电网的影响。由于阳光和负荷出现的周期性，光伏并网发电量的增加并不能减少对电网装机容量的需求。
3. 气象条件的变化。当一个城市的光伏屋顶并网发电达到一定规模时，如果地理气象出现大幅变化，电网将为光伏并网发电系统提供足够的区域性旋转备用机组和无功补偿容量，来控制和调整系统的频率和电压。在这种情况下，电网将以牺牲经济运行方式为代价来保证电网的安全稳定运行。
4. 远距离光伏电能输送。当光伏并网发电远距离输送电力在经济和技术上成为可能时，由于光伏并网发电没有旋转惯量，调速器及励磁系统，它将给交流电网带来新的稳定问题。不论采用高压交流或直流送出，光伏并网发电站都必须配备自动无功调压装置。
5. 降耗问题；光伏并网发电的一个主要优势是可替代矿物燃料的消耗。光伏并网发电的降耗效率应该考虑到由于光伏并网发电系统提供的电力导致发电公司机组利用小时数降低带来的效率损失。
6. 环保问题；光伏发电带来的减排效果应该考虑因此减少的火电长厂排放的二氧化硫和二氧化碳。
结束语
光伏发电的优势在于解决离网地区通信，微波等设备的能源动力，分散人口地区的小容量电力消费及为有条件建立光伏屋顶的建筑就地提供电力。未来电网在做发展规划时，对负荷预测应充分考虑离网光伏发电和光伏并网发电对电网的影响和数学模型。离网光伏发电系统可以作为在线有源可变负荷模型来考虑。通过上述分析，光伏并网发电远期定位只能作为电网节能降耗的重要补充手段。如果超出这个战略定位，将造成投资和额外的能源浪费，对减少污染排放量的乐观看法也要大打折扣。根据半导体物理原理，P-N结整体温度上升，使P-N结呈现负的温度系数。单片太阳电池的电压随温度的上升而下降。随着温度的增加，太阳能电池效率下降。Isc对温度T很敏感，温度还对Voc起主要作用。可以猜想，如果P-N结两侧的温差上升，或者P-N结的结温差上升，势必打破空穴和电子对的平衡。准确的在P-N结上制造一个结温差,或一个较大的温度梯度，在技术上可能是一个非常困难的事情。总之增加“光差”和“结温差”或许是提高光伏发电效率一个有用途径。
参考资料：
1. 太阳能发电原理与应用，冯垛生，宋金莲；
2.并网型太阳能光伏发电系统，崔容强，赵春江，吴达成；
3. 太阳能发电系统状况及发展趋势，沈阳建筑大学 交通 与机械工程学院 ；
4. ２００５～２０３０年电力需求预测及发展战略研究，太阳能光伏网；
5. 解析太阳能光伏发电新趋势，叶娜；