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摘要:如今能源节约意识日益提高,以往以化石能源发电的监管力度不断提高,因此环保、绿色的能源受到了广泛的关注。针对这些问题,我们对光伏发电并网技术的优势进行了分析,正确认识到并网技术的重要性,可再生能源的应用会逐渐代替化石能源。
关键词:光伏发电;并网技术;发展现状;展望
引言
随着煤、石油等化石能源储量的日益开采,世界范围内的能源日趋枯竭,人类不得不面对能源危机的现实环境,为了改善人类赖以生存的生态环境,维护人与自然和谐发展的环境,
各国都在致力于新能源的发展,光伏发电技术与水电、风能相比,拥有无噪音、无污染、故障率低和维护简便等优点,取之不尽用之不竭的太阳辐射能源为人们提供了良好的光伏发电环境。根据实际数据显示,光伏发电已成为当前较新的一门技术,尤其是光伏发电的大型化和并网化成为光伏发电的发展方向,共同承担了发电的任务。
1光伏发电概述
光伏发电是太阳能发电的一种方式,光伏发电主要是指用微网的方式并入超高压发电网中去,让其能够互相支撑,在我国光伏发电都是集中式国家电网,如今的光伏发电主要是小型分散型并网发电,相对投资小,占地少,建设速度快。光伏发电并网采用的是清洁绿色能源,不会对环境造成破坏和污染,符合我国可持续发展的要求,深受各国投资者的青睐。
2光伏发电的历程
2.1光伏发电的国内历程
我国自1985年就开始了光伏发电的研究,逐渐引进美国单硅太阳能电池以及非晶体硅电池,经过多年的研究,我国逐渐开启了光伏发电的发展历程,尤其是金太阳工程的实施,更是加大了光伏发电的支持,根据统计,我国截止到1997年已经有各类光伏发电站7座,1998年在西藏地区建立了世界上最高的光伏电站,2010年,在宁夏吴忠市太阳山建立了大型光伏电站,采用阳光电源大型并网逆变器,成为我国光伏发电历史上最大规模的并网,同年上海世博会,合肥阳光电源有限公司承建了光伏发电的主题馆,中国馆等大型发电系统,成为世界瞩目的清洁绿色能源。
2.2国外光伏发电发展现状
光伏产业在全球处于膨胀发展状态,尤其是在2006年之前的十年,几乎是以每年33%的速度增长,2004年世界光伏电池及其组件的产量达到了1200MW,随着光伏技术的日益发展,并网发电在光伏市场中越来越占主导地位,根据相关数据显示,2010年全球网络累计共有并网发电30GW,其中日本占到了51%。在欧洲,欧盟太阳能光伏发电已经达到了3GW。在国外光伏发电的国家中,日本占据了十分有利的地位,因为其能源枯竭,国土面积较小,更是提出了2030年光伏发电要达到1000GW的目标,美国的光伏发电在2000年之前一直位居世界第一,可逐渐落后日本和欧洲,2004年之后,美国专门绘制了自己的光伏发电线路图。全世界光伏发电的成就令人兴奋,总体来看,主要表现在以下几个方面:一是太阳能发电的寿命增长屋顶并网光伏系统增多,二是发电成本降低,三是越来越大的光伏发电群开始出现。
3.并网光伏发电系统的优势
①能够利用清洁干净的、可再生的自然能源太阳能发电,不会耗用不可再生的且资源有限的含碳化石能源。在实际使用过程中,也不会产生温室气体与污染物,能够较好的保护生态环境,满足经济社会持续、和谐发展需求。②所发电能馈入电网,以电能为储能装置,节省了蓄电池,相比于独立的太阳能光伏系统,可节省大约35~45%的建设投资,大大降低了发电成本。同时,由于其省去了蓄电池,还可提升系统的平均无故障时间与蓄电池的二次污染。③分布式安装,就近就地分散供电,灵活的进入、退出电网,可有效增强电力系统抵御灾害的能力,改善电力系统自身的负荷平衡状况,降低线路损耗。④可发挥调峰效用。
就目前情况来看,联网太阳能是世界上个发达国家在光伏应用领域中竞争发展的关键,是世界太阳能光伏发电的主要发展趋势,市场较大,发展前景十分可观。
4.光伏发电并网及其相关技术发展现状
4.1光伏并网发电系统中的关键技术
4.1.1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。
4.1.2并网逆变器控制技术
低碳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。
4.2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。
5光伏发电并网系统发展前景
近年来,随着科学技术的迅速发展,我国在光伏发电并网系统方面已经研发出了一些新型技术,在光伏发电并网系统的控制与切换方面依旧需要继续、深入研究分析。为了提升光伏发电并网系统的工作效率,必须全面掌握光伏发电并网系统的控制,并且还需妥善解决并网光伏发电系统的切换问题,以确保光伏发电并网系统能够大规模的运用于普通用户。光伏发电并网系统是太阳能发电的应用系统,具有太阳能发电系统的所有优势,但其还具备价格贵、投资高、发电量受气候变化影响等方面的缺陷,是现阶段并网光伏发电系统运行存在的主要问题,但随着日后科技的不断进步,并网光伏发电系统必将成为全民的发电系统。
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