光伏发电并网及其相关技术发展研究.pdf

中国科技期刊数据库 工业 A 收稿日期：2023 年 12 月 29 日 作者简介：蒙俊名（1985），男，汉族，广西梧州人，本科，电气工程师，研究方向为光伏技术。-44-光伏发电并网及其相关技术发展研究 蒙俊名 广西金宇电力开发有限公司，广西 南宁 530022 摘要：摘要：作为清洁能源的太阳能将成为未来主流能源之一，相关部门应该给予光伏发电并网技术足够的重视，并加大相关技术研发力度，增加资金投入支持，这样才能使得光伏发电并网技术获得进一步发展。因此，科学合理地应用光伏发电并网技术可提高电力系统的综合运行水平，相关设计人员要科学合理设置逆变模式，优化完善无功补偿措施，从而提高系统的综合运作水平，确保光伏发电站建设的效率、质量与安全。未来，光伏发电并网技术将进一步促进和推动新能源领域的发展。关键词：关键词：光伏发电并网；技术；发展 中图分类号：中图分类号：TM7 0 引言 人们的生活与电力设备息息相关，要想为人们提供稳定、安全的电力，需要电力工作人员共同努力。要想让光伏发电并网安全、稳定和高效地运行，必须对用电设备和人员进行相应的管理。想要提高光伏电站的发电效率，必须有标准化的设计和合理的设备选择，加强光伏发电并网技术的应用，从而促进电力行业的发展。1 光伏发电并网的概述 光伏发电并网是一类以能量为基础的、以能量为主要来源的、具有阶梯状结构的能量利用系统。光伏发电并网技术以能源利用率高、可靠性强和环境污染小的特点，成为全球能源技术发展的必然趋势。光伏发电并网是利用半导体材料产生伏特效应，再由光伏电池进行发电，从而将太阳能直接转化为电能，这是一种非常持久的电能生产方式。为更好地解决用户用电问题，将电能输送给电网，必须配备相应的装置。在实际生产中，光伏发电并网系统的组件主要有光伏阵列、最大功率点跟踪、逆变与过滤器等。在光伏发电并网系统中，太阳能电池的串联、并联及组装是关键。而在实际问题中，太阳能电池中每个环节的运行状况都将直接关系到太阳能电池中的电源质量，特别是太阳能电池中的最大功率追踪装置、并电网中的逆变器等。光伏发电并网根据各个阶段的具体特性，根据电网的需求，构建了一个向客户供应高质量电力的发电系统。因此，光伏发电并网不同于传统的集约式发电，是在客户端附近建设小规模的发电机组，以满足客户的需要为主要目标，同时将余电并网，配合现有电网系统运行。2 光伏发电并网的作用 2.1 减少环境污染 光伏发电并网利用太阳能将光能转化为电能，无须燃料消耗，不产生排放物和污染物，具有清洁、可再生的特点。光伏发电并网技术将大量的分散光伏发电系统整合到电力网络中，实现了大规模的可再生能源利用。光伏发电系统的增加可以减少对传统化石燃料的依赖，降低碳排放和温室气体的释放，对应对气候变化、减少环境污染具有积极意义。2.2 降低电力传输损耗 传统的电力传输系统通常由中心化的发电站通过长距离输电线路将电能输送到终端用户，这样的传输方式的输电损耗较高，而光伏并网系统将光伏发电系统部署在离电力需求较近的地方，避免了长距离输电线路带来的电能损耗。此外，光伏发电系统的输出受日照条件的影响，其发电量在一天内可能发生较大变化，而通过光伏并网系统的部署和管理，可以根据实际需求和发电量的变化灵活调节和优化电力供应，从而减少电力传输损耗。2.3 提高电力系统的抗灾能力 传统的中心化发电系统通常依赖于少数几个大型发电站，一旦发生故障或灾害，整个系统可能会受到严重影响，而光伏发电并网系统由多个小型光伏发电中国科技期刊数据库 工业 A-45-系统组成，分布区域更广泛，当某一地区发生故障或灾害时，其他地区的光伏系统仍然能够继续发电，从而保证电力供应的连续性。此外，光伏发电系统通过太阳能转化为电能，不依赖传统燃料，因此在自然灾害或紧急情况下，仍能够持续供电。光伏发电并网系统的智能控制和监测功能还有助于提高电力系统的抗灾能力，可以实时监测光伏发电系统的运行状态、发电量和电网负荷，通过智能调节和优化能源分配，可以应对突发情况和灾害事件。3 光伏发电并网存在的问题 3.1 对于有功频率特性的影响 由于光伏发电具有随机波动性等特性，会对有功平衡产生非常严重的影响，从而对有功经济调度以及调频等特性造成影响，会增加频率质量越限风险。另外，随着光伏发电的接入，系统备用优化策略也随之产生改变，需要对不同类型电源有功频率协调控制、调频参数等进行必要调整，提升其适应能力。除此之外，大规模光伏发电的并网会造成系统等效转动惯量的下降，降低系统缓解功率波动的能力，一旦出现最为恶劣的工况就会容易引发频率快速变化，造成恶劣的运行问题。3.2 电力质量问题 一方面，光伏逆变器将直流电转换为交流电，并产生谐波噪声，这可能对电力系统的电磁兼容性造成干扰，从而影响电力质量，因此需要采取适当的滤波和抑制措施，以减少谐波影响；另一方面，光伏发电的波动性和不确定性可能导致电力系统的电压波动和波形失真，这对敏感的电力设备造成影响，因此需要采取电压调节和滤波措施，以保证电力质量。4 光伏发电并网相关技术分析 4.1 独立光伏发电技术 独立光伏发电技术将光伏电池板当作发电单元安装在地面或屋顶上，直接将太阳能转化成电能。其中，光伏电池板是独立光伏发电技术的关键与核心部件，该部件负责将太阳能直接转化成电能，光伏电池板由若干太阳能电池组成，每个太阳能电池转化一部分电能，这些电能经合并能得到巨大电能，以满足日常电力需求。该技术是一种绿色、经济、灵活、可靠的发电技术，可为个人与企业提供持续的能源供应，随着技术的发展与进步，独立光伏发电技术的成本逐渐下降，将会在未来发挥更加重要的作用，为人们的日常生活提供源源不断的电能支持。4.2 并网光伏发电技术 并网光伏发电技术将太阳能转换成电能来发电，其中，并网光伏发电系统主要包括 AC 逆变器、DC 逆变器、交流负载变换器和太阳能电池组等部件。其中，逆变器负责将直流电转换成交流电，以便并入公共电网。并网光伏发电系统的工作原理是太阳能电池组将太阳能直接转换为电能，而后将电能存储到电池中，用电时，并网光伏发电系统将电池存储的电能输出到电网中，从而完成供电任务。4.3 混合光伏发电技术 混合光伏发电技术是一种集成多种发电方式的发电技术，将太阳能光伏发电和传统火力发电技术等紧密结合，在实际应用中，首先使用太阳能光伏发电技术提供电力，当太阳能不足或遇到用电高峰期时，使用传统火力发电设备来提供额外的电力，以确保电网的可靠性与稳定性。该技术的适用范围相当广泛，例如，对于河流周边地区，使用光伏发电与水力发电技术，以实现两种技术的协同发电，充分利用当地的自然资源，有效增强供电效果；对于部分风力能源充足的地区，将风力发电与光伏发电有机结合，能大幅提高太阳能和风能资源的利用率。5 光伏发电并网的发展策略 5.1 加强无功补偿 在光伏发电并网系统中，做好对无功补偿装置的科学管控是保障系统运行稳定性的关键举措。工程师和技术人员要通过实际调研分析，合理设定无功设备的参数、容量，保证在电站并网之后实现与配电网之间的统一协调运行。在此过程中，工作人员要对电抗、电容等相关设备进行有效协调管控，不断优化现有的无功调节方案，保证区域电网、电压在运行过程中更加稳定、牢固、可靠，从而提升整个电力系统的运行质量。为此，工程师和技术人员在系统建设环节需要做好前期的规划控制，合理选用电源配置、并网点，同时也需要做好体系化分析，为后续整个系统的高效稳定运行提供基础保障。对光伏发电并网技术的实践应中国科技期刊数据库 工业 A-46-用要做到对电能质量的高效管控，做到对电能质量的体系化控制。为此，工作人员要设置相应的无功补偿结构，有效抑制谐波的产生，可借助禁止无功补偿器，配合谐波滤波装置、电抗器，对斜波进行有效抑制处理。同时，也可以在跟踪定位后，参照无功功率的变化状况，配合使用相关设置系统，以有效应对无功功率变化带来的负面问题。在对电压闪边和谐波波动进行抑制管控过程中，可结合有源电力滤波器，对其发生的电压变化进行高效补偿管控，从而稳定负荷电流，减少其波动。另外，工作人员也可以借助相应的动态电压恢复器，结合对应的储能单元、补偿装置，在精确的时间内快速完成系统电压传输、传递，以有效应对电压波动所带来的问题，为用户提供更加稳定可靠的供电服务。5.2 加强对电能质量的控制 光伏发电具有不确定的特性，其输出功率容易出现波动，会对电网中的用电用户产生较大的影响，并引起电能质量问题。由于逆变器产生了大量的谐波，使配电网中的谐波问题日益突出。例如，逆变器在使用过程中，很容易引起各种谐波的出现，从而导致配电网中的谐波不断增多。所以，对配电网用电控制的力度要不断提高，要做好电能质量的控制，从而提高光伏发电并网运行质量。由于光伏发电是以单相的方式接入电网，使配电网也会受到一定的影响，尤其是三相不对称的问题。因此，应加强对配电网电能质量的研究，以提高配电网电能质量监测的水平。5.3 电压闪变 光伏电站受到天气和物体遮挡的影响非常大。一旦光源发生变化，例如由于天气或物体遮挡而导致的变化，就会产生电压闪变问题，这将对光伏电站系统造成很大损耗。电压闪变是影响电能质量非常重要的因素。通常情况下，辐照度恒定时对电网电压的影响较小。当辐照度越大，光伏阵列输出功率越大，对电网电压闪变的影响也越大；而辐照度变化程度越大，输出功率越大，对电网电压的影响也越大。为解决电压暂降问题，可以使用仿真软件进行建模，以找出原因。若并网点的电容量不足，可以通过适当增加电容量来减少故障频率。此外，还可以采用传统的电能质量监测方法，通过对电网进行统一调节，平衡有功和无功，对电能质量进行控制。另外，由于原来的配电系统由供电部门统一管理，原配电网是一个无源的放射性电网，其中的信息采集和操作开关相对简单。但光伏发电系统的加入使得操作变得复杂。因此，电网应该采用远程监控系统对光伏发电情况进行实时远程监控，以更好地掌握和控制电源投入和功率流动情况。5.4 发展展望 在光伏发电公司未来的经营发展中，可以将先进的发电技术用于公司的生产与经营，并且可以使用更大功率的并网逆变器开展发电作业。但是光伏发电公司在使用大功率发电技术进行发电作业的时候，一定要保证周围的光照强度与温度符合相关设备的规定要求，因为大功率发电技术设备对外界的光照和温度有着严格的要求且非常敏感。同时，光伏发电公司可以利用先进的计算机技术对发电系统进行全面监控，控制设备进行实验测试，寻找其中的最佳光照强度和最大功率，进而实现各种设备之间的高效连接，将优质的电流输送到国家电网系统中。技术人员应该根据不同设备的情况灵活运用不同的并网逆变器相关控制技术，以保证技术手段能够控制和调整设备。近些年，随着我国科学技术的不断发展与进步，部分光伏发电公司已经能够通过并网控制器控制整个发电网络系统，并且随着并网逆变器不断的升级，更加先进的逆变器能够直接控制发电电流，从而确保电力输送网络系统的安全性。6 结束语 光伏发电并网技术的应用既能减少环境污染，降低电力传输损耗，提高抗灾能力，因此通过有效的应对措施和技术创新，可以最大程度地发挥光伏发电并网的优势，从而促进电力系统可持续发展。参考文献 1左金伟.并网光伏发电及自动化技术的应用J.光源与照明,2022(7):86-88.2丁明.大规模光伏发电对电力系统影响综述J.中国电机工程学报,2021,5(7):19-20.中国科技期刊数据库 工业 A-47-3余豪杰,李官军,杨波,等.基于光伏/飞轮储能联合发电系统的并网点电压主动调控技术研究J.电力系统保护与控制,2021,49(3):9-10.4张红新,张珍凤.基于生态环境下太阳能光伏发电在电网中的运用J.环境工程,2021,39(11):236-237.5林俐,费宏运.规模化光伏并网条件下储能电站削峰填谷的优化调度方法J.现代电力,2019,36(5):54-61.6顾素平.储能技术在光伏发电系统中的应用J.电子产品世界,2021,38(7):186-187.