浅谈光伏发电与并网技术

李彦荣，王康民，张蝶，闫强

（山西能源学院，山西 太原 030000）

近年来，我国使用并网技术较为频繁，这项技术可以加快能源转换率，对推动我国电力发展有着重要意义。但是，目前我国对光伏发电并网技术方面投入的资金和人才较少，因此寻找切实有效的方法进行分析十分必要，有着较高的理论价值和分析意义。

1 光伏发电技术与并网技术内容概述

社会的发展离不开电力的使用，电力作为一项重要的能源，是否平稳供应对人们日常生活及各行各业顺利运转有着巨大的影响。随着我国科学技术的飞速发展，光伏发电成为一种新型的发电方式，这种发电方式更加科学化与系统化，太阳能经过光电反应后产生电能，实际转换中需要借助光伏组件、逆变器等，后续介入电网负荷。并网技术通常使用两种方式进行分类，逆流与非逆流，集中与分布式。其中，逆流并网使用太阳能光伏在电力充足情况下，剩余电力会进入公共电网，反之，则会变化为负载供电。无逆流并网独立性较强不会向公共电网供电，内部设置防逆流设备，如果出现供电不足的状况可以随时进行补充。集中并网运作产生电力会被对应的电网运用，重视电力供应的协调性，多用于较大的光伏电站日常工作，与负荷点相距较远。分布式并网对输送的电能直接配置，剩余电力或者不足电力借助电网进行调整，多用于小型光伏发电站。

2 光伏发电与并网技术分析及应用要点

2.1 太阳能电池

太阳能电池为这种新型光伏发电的运转核心。光伏电池随着我国科学技术发展优化完善，最初的光伏电池使用硅作为原料完成工作，这种材料经济成本较高，运转期间出现的电能损耗较高。二代光伏电池技术和原材料得以优化，使用的范围变大，内部原料使用非硅成分，这种改良非常成功，可以在降低经济成本的前提下，减少运行期间电力的损耗。当前拥有最新技术的光伏发电内部构成为薄膜电池和晶体硅等，这种设计方式可以大幅度提升光伏发电期间光电的转换效率。

2.2 反孤岛保护

孤岛效应指的是电网运转发生意外情况时，平稳的电力供应将会中断，这时发电系统会依然维持负载电压供电，继续向外界进行输出电力，这种状态就是孤岛效应的表现。如果维修人员并没有及时检测到这种故障，不能控制修理故障点，那么系统内部很可能会出现电压不稳的现象，影响设备的正常寿命，对工作人员带来巨大的安全威胁。面对这种状况，工作人员可以采用反孤岛保护手段将其解决。这种反孤岛技术全面应用，可以在出现电网故障的时候及时停止光伏发电设备的运转，避免在这期间出现电压不稳的状况。

2.3 光伏发电与并网施工

（1）准备工作。施工人员事先做好测量工作，在特定点位放置电力线路，采用科学的方式焊接支架结构，设置太阳能电池支架安装板路设备，并对配件工程各个位置做好调试以及并网等。（2）在整体施工之前，需要仔细清理光伏屋面，确保现场施工电力使用高度安全，严格按照施工图纸完成安装工作，保证各个环节的安全规范。在铺设电池板前，需要对其进行认真检查，保证电池板没有出现质量问题可以正常使用，精准测试开路电压。施工人员需要重视汇流箱的检查，实际安装中确保性能稳定，每段电缆之间保持一定的安全距离。

2.4 太阳聚光光伏

太阳聚光光伏这项技术可以在某种程度上减少阳光照射地面期间产生的消耗，能够增加太阳能转换概率。这项技术的本质是使用特定的技术方式，将太阳光线能量汇集到聚光电池，进而强化阳光的照射强度。这项新型技术的使用，可以加快电力系统运转速度，大幅度降低生产期间花费的经济投入成本。其中，聚光器是这项新型技术的重要装置，多数时候运转的功能是加热光能。在聚光器热量达到一定数值时，系统将完成光热能转变。在此基础上，电力系统会通过对应的装置将光热能输送至电池，可以实现光电的高效转换，发挥光伏发电的作用。

2.5 应用要点分析

（1）谐波方面。通过光伏发电并网技术，可以直接将太阳能转换成电能，将电能接入公共电网中，但实际并网期间系统内部电流、相位等需要和系统保持同步，并网和电网双方互相影响，会出现一定的谐波污染。（2）电压波动。对光伏系统而言，阳光强度对后续功率输出存在一定影响。因此，设备故障、气候条件、阳光强度等因素能够对系统后续的功率输出产生影响，工作人员需要精准计算电压，全面清晰地做好记录，最大程度保证电压的稳定。（3）无功平衡。光伏系统在功率＞0.98 时状态为纯输出，根据分区平衡原则，光伏系统需要确保无功补偿，减少线损概率，提高电力质量。

3 光伏发电与并网技术方案设计

3.1 运行设计

据相关资料，光伏发电有并网和离网两种类型，可以和公共电网互相联系的称作并网型，可以独立运行且不与电网互相联系的称作离网型。这种离网光伏发电通常用于偏远区域，并且这些偏远区域不能拥有公共电网，离网光伏发电对配备的储能装置要求较高。并网光伏发电与离网光伏发电相反，通常的建设位置周围会有公共电网配置，这种系统正常运转依赖公共电网。并网光伏发电最显著的优势是将光能进行转化并入，可以将光伏电成功并入公共电网中，为公共电网供应较多电能，对储能装置要求较低。

3.2 案例设计

分析电力负荷时，以某地一写字楼为例，比照这个真实案例后发现，其电力负荷主要分为五个方面：设备照明、电脑工作、温度调节、空调使用、工作设备。在每个办公室内配置12 盏电灯功率为60W，这些电灯平均每日工作时间约为14h，在这个空间中配置电脑数量约为40 台，功率为180W，这些电脑平均每日工作时间约为8h。各个楼层配置4 台热水器功率为10kW，这些热水器平均每日工作为4h。此外，在单独办公区域会有1 台热水器功率为2kW。夏季每日工作时长约为12h 其余设备功率为6kW，每日工作时间约为2h。在计算过这些数据后得知，这个写字楼每层办公室数量为50，楼层数为7，按照实际情况设计光伏发电装置，其主要职责为保证写字楼的日常用电，最大电力负荷是98kW，每天电力最大消耗数值是1130kWh。考虑到这种情况，本次测试将90kW 电力负荷，每日电力使用900kWh作为研究基础数据。

3.3 光伏组件设计

对数据仔细分析考察控制成本和优化效率，根据项目具体情况和需求，对并网系统进行设计，出于避免光伏组件遮挡的目的，设计方阵时需要统计相邻两个方阵间最小距离。实例写字楼顶部是水平结构，方阵需要朝向正南，选择固定支架安装，在计算最优角度后，将其倾斜角度设定为40°。这些光伏组件最大辐射数值是1830kWh，计算时设定最优距离，最终得到的组件数值是1750mm，最优倾斜角度是40°。在分析周围环境后，发现并没有大型的物体遮挡，按照最小间距方法运算，将相邻两个方阵距离设定3.6m。按照写字楼的具体需求，将光伏阵区域分成四个，光伏安装面积350m2，考虑这四个区域实际宽度和最小距离，在前三个区域中安装4×28 组件方阵，最后一个区域安装为4×35 光伏组件。这种方式可以增加配比的科学性，减少期间逆变运转造成的损失。在设计项目时，选取组串类型的逆变设计，并且前三个区域光伏方阵一致，将装机容量设置为36.15kWh，再选取15 个小型逆变器，最后一个区域设置46.4kWh 的装机容量，选取10 个并网逆变器。

4 结语

总而言之，与传统能源技术相比，光伏发电与并网技术能够大幅度减少自然环境的破坏和污染现象，为绿色环保做出较大贡献。面对目前存在的技术难点，相关部门需要对此提高重视，积极采取针对性措施优化光伏供电系统，加大经济、人才投入，推动我国电力产业蓬勃发展。