太阳能发电并网系统的关键技术分析

王宝清

关键词：太阳能；并网发电；关键技术

1引言

近年来随着全球经济的快速发展，全球资源紧缺和环境恶化问题不断加剧，各国都在大力开发和利用可再生清洁型能源。在众多的清洁型能源中，太阳能的分布较为广泛，且对太阳能的利用技术较为成熟。但是在传统的太阳能发电系统中，需要采用蓄电池对电能进行储存，然后再并网发电，且由于太阳能发电具有不稳定性，所以对电网的稳定性也会产生一定的影响，所以提出了太阳能并网发电技术，并针对并网发电对此技术提出的较高的要求和标准，采用对电流和电压的PWM控制技术以及抗孤岛效应保护功能等，提高太阳能并网发电技术的稳定性，推动光伏发电行业的健康可持续发展。

2太阳能并网发电系统

太阳能并网发电就是利用太阳能进行发电时，将生产电能不经过蓄电池存储而是通过并网逆变器转化为交流而直接与电网进行连接，此种并网发电方式是未来太阳能发电的主要发展趋势。其发电系统的主要原理就是利用光生伏特效应将太阳能换为直流电能，然后经过逆变器将直流电转变为交流电，然后并入电网中，其主要组成部分有光伏阵列、逆变器等。其中光伏阵列中的太阳能电池组件主要是将密封的太阳能电池经过导线将其物理单元进行连接，此种连接方式具有对电压较为灵活的控制特点，并且可以根据不同领域中对太阳能并网发电系统的电流和电压的要求而组成不同的组合方式，而且此种结构还具有良好的防风、防雨、防腐蚀和防冰雹等特点。此外，其中的逆变器是将直流电转变为交流电的重要装置，主要有并网逆变器和独立运行逆变器等类型，在此系统中应用的就是前者，可以将发出的点呢过反馈如电网之中。

3太阳能光伏发电并网技术应用现状

3.1太阳能并网发电技术中的难点

由于太阳能具有不稳定性，所以利用太阳能发电技术时也同样具有不稳定性的特点，也是利用太阳能光伏发电，以及应用并网发电技术的主要难点之一。在实际应用的太阳能光伏发电系统中，通常需要采用多种不同的发电模式进行结合使用，以便于进行调峰和调谷的作用，确保并网发电的稳定性。而与风能、水能等发电模式相比，太阳能发电并网技术则可以不用考虑发电量的平衡性问题，不仅能够保证太阳能发电的规模，而且可以确保电流量的平稳输出。此外，在利用太阳能进行并网发电的过程中，还要配备各种不同类型的补偿装置，这样就可以降低并网时对公网运行稳定性造成的影响，尤其是在公共电网向智能化和自动化方向发展的过程中，利用太阳能进行发电且并网的过程中则主要对并网电流进行科学调控，也是太阳能发电并网技术的难点与重点。

3.2太阳能并网发电技术的特点

分析太阳能并网发电技术的特点，则需要从传统的太阳能离网发电技术进行分析，二者相比，前者则具有清洁干净、可循环无污染运行、运行成本低、与周围建筑物有这较高的契合度、可以实现分布式建设、具有良好的调峰调谷作用等优点。而与其他的发电形式相比，太阳能发电利用太阳能进行发电，其所利用的能源为可再生清洁型能源，而且由于采用的并网发电技术，也无需采用蓄电池进行电能储存，所以减少了蓄电池对环境造成的二次污染问题，并且与采用蓄电池的太阳能发电系统相比，还缩短了系统的故障时间，所以提高了系统了平均无故障时间，提高了系统的稳定性。不仅如此，此系统还具有较高的物质资源的利用效率，并具有灵活的电网输送和输出方式，并具有较强的抵御人为和自然灾害的能力，并改善了负荷平衡以及线路损耗等问题。

4太阳能并网控制的关键技术

4.1太阳能并网发电PWM逆变系统

在太阳能并网发电系统中，比较特殊的系统就是PWM逆变系统，也是此系统中最重要的组成部分之一。其原理就是利用脉冲宽度来对电压输出的周期改变进行控制。其所用的电压控制方法主要有脉宽PWM法、相电压控制PWM法、SPWM法、随机PWM法、线电压控制PWM等方法，其作用都是将此系统调频和调压的作用整合在一起，这样就可以将直流环节进行省略，从而避免出现低次谐波所引发的问题，而且具有较高的调节速度以及对动态性能进行优化的能力，经过此系统之后就可以得到一个近似于正弦波的输出电压，已达到对电压进行控制的目的。此系统的结构较为简单，而且具有较低的成本，所以也有利于太阳能并网发电技术的推广。但是此系统和技术也对分布式发电并网提出了较高的要求，主要体现在对电网干扰因素、并网电流直流分量和波形质量（送入电网的电压应为波形畸变率小、直流分量小的正弦波）、电磁兼容等基础性内容有着高要求。此外，对并网逆变器监控系统的性能、运行状态、所监控电网的频率与电压（系统启动停机的条件判断）等方面的要求标准更高，并要求此系统具有较高的抗孤岛效应的保护功能。

4.2PWM电流控制技术

在太阳能并网发电技术中，通常为了实现对电压和电流的控制，而使得并网的电流波形呈现出正弦波质量的形式，则需要通过相应的电压控制模式和电流控制模式得以实现。而且在对电压和电流进行控制时则需要采用无差拍控制法、预测电流控制法、滞环电流控制法、重复控制法、PI控制载波调制法等方法，来实现对脉冲宽度、电压、电流输出频率、谐波参数等的控制。在此系统中采用的以上方法中，采用无差拍控制法不仅可以实现对电流进行预测和控制，还能在对元件参数进行精确设置以及对电路模型进行合理选取和计算之后，通过对系统中电压和电流等反馈信号的测量，对系统下一个启动或停止的周期内所需要的PWM脉冲宽度进行计算，且计算方式较为灵活，还能将控制电流的一个启动或停用周期设置为定值。

4.3抗孤岛效应保护

孤岛效应主要出现在对电力系统进行供电检修以及用户设备进行维护的过程中，其主要的危害是针对电力行业的作业人员，所以在太阳能并网发电过程中，还需要此系统具有对电网的频率以及电压进行实时监测的功能，确保其在电网出现异常时能及时断开连接，保护作业人员的安全。但是由于在太阳能并网发电系统的应用中，由于逆变器输出的电流和电网中的电流频率特性以及负载容量等存在差异性，尤其是当并网发电系统中电流频率和电压远高于电网的频率和电压时，会对电网和逆变器造成严重的损坏。所以为了提高系统的抗孤岛效应保护功能，需要在单机逆变器高压中加入PWM逆变控制器，让载波幅度与电流控制器参数都依据电压的变化而变化，建立起交流能量与直流能量之间能够解耦的母线滤波电容、电压控制模型，进而减少孤岛效应的发生。

5结语

利用太阳能并网发电技术进行并网发电，是目前利用太阳能发电的主要趋势，提高对太阳能的利用效率，而且降低在太阳能利用过程中对环境的污染等问题。但是由于此技术对其抗干扰能力、电流波形质量、电磁兼容以及监控系统的性能和抗孤岛效应保护能力等有着较高的要求，所以需要通过PWM电流控制技术以及抗孤岛效应保护技术等，满足并网发电对太阳能并网发电技术的要求，推动太阳能并网发电技术的发展。

参考文献：

[1]周迎春,胡志军,肖慧慧.太阳能发电并网系统关键技术[J].电子世界,2017(9):150-150.

[2]黄宏章.太阳能光伏发电逆变系统开发及并网关键技术研究[J].日用电器,2017(8):22-25.