高效屋顶光伏发电及其并网系统研究

才青林（大唐山东清洁能源开发有限公司，山东 青岛 266061）

高效屋顶光伏发电及其并网系统研究

才青林
（大唐山东清洁能源开发有限公司，山东 青岛 266061）

随着社会发展，各种新型环保能源技术不断涌现出来，给我国的环保能源事业做出了极大的贡献，尤其是我国太阳能资源丰富，且具有清洁无污染等特点，需要我们进行大力推广。目前，我国建筑屋顶对于太阳能资源的利用开发程度较低，借此，本文就高效屋顶光伏发电及其并网系统进行了简单剖析，其中针对屋顶光伏发电及并网在建设与运营中的问题以及电力变换器进行结构方面和原理方面的介绍，对其最大功率跟踪和单位功率并网问题进行相关探讨，希望给相关人士一些参考。

高效；屋顶光伏发电；并网系统；研究

0　引言

随着不可再生资源的消耗，人们对于能源危机的关注度越来越高，因此人们迫切的需要一种环保可再生能源作为人们日常生活与工作消耗能源，光伏发电技术的发展，使得太阳能资源的利用与开发有了实际上的意义，是目前缓解能源稀缺和保护环境的有效方法，但是，就目前而言，光伏发电的效率普遍较低，而且光伏发电由于随天气变化而变化的不稳定性使得在并入电网时难度系数较大，需要我们对其进行相关技术方面的优化工作，实现高效屋顶光伏发电及其并网系统的在实际中的应用。

1　光伏发电系统在建设与运营中存在的问题

就目前而言，我国并没有进行大面积的展开屋顶光伏发电系统的建设，只是在部分高校和单位展开了光伏发电系统的研究工作，现今光伏发电系统存在造价较高，发电效率偏低，并网难度系数大的特点，需要我们对其进行逐步的研究，将其中存在的问题进行清楚地认识，并对其进行逐步的解决。目前，在光伏发电中应用最广为MPPT技术，其中包含了固定电压法、扰动观察法等技术，而将固定电压法与扰动观察法相融合来对不同光照条件下其光伏发电功率变化跟踪有着较好的效果。其次，对于光伏发电系统实现动态调整照射版的角度而实现最大辐射量的自动调节装置可以有效提高光伏电池的发电效率，但在实际的实施工作中具有较大的难度。光伏发电由于利用太阳能发电，对天气变化具有较高的敏感度，一旦天气出现变化，光伏发电系统的发电功率会随之发生波动，这种不稳定性使得光伏发电系统在并入电网时存在很大的难度，这种光伏发电间歇性发电的特点会给电网造成电压波动，使得电网在稳定裕度方面大大减少，而不稳定的输出功率很容易造成电压闪变问题，在三相逆变控制过程中所采用的PI控制器在一定程度上引入了电压前馈而增加了整个电力系统的动态性，但是由于光伏发电并没有准确的积分功能，导致其在稳定误差方面仍然存在很大的缺陷。利用D-Q轴同步的旋转式坐标系包含电压前馈的PI联比例控制电路的提出对其进行了很好的解决，实现了并网过程中电流的实时跟踪，对于特定谐波分量有着明显的控制效果。

2　新型技术在高效屋顶光伏发电及并网建设与运营的应用

在光伏发电系统的建设与运营过程中需要运用到许多新型技术，下面就具体的新型技术的具体应用做出简单介绍。双级变换器在屋顶光伏发电系统中具有较多的应用。

通过上图我们可以看出双级电力转换器是由光伏电池，升降压斩波电路，单位功率因数逆变电路，蓄能电池，家用负载以及配电网等部分组成，一般而言，升降压斩波电路是采用BOOST-BUCK型结构，可以给蓄能电池进行蓄能，图中的C1与C2是为了稳定图中电压而设置的稳定电容。单位功率因数逆变器是三相半桥式电路。在光伏发电系统的实际应用中，通过上述双级电力转换器可以将其电力优先供应家庭负载，剩余的额外电力可以存储在蓄能电池中也可以将电力反馈给电网系统。其次，在外界光照条件不是很好的情况下，光伏发电系统不足以支撑家庭负载的用电要求时，蓄电池内的电力砸在经过转换电路的转换后为家庭负载供电，当电池内的电量存在不足时就要由电网进行供电，当电池电量过低时，电网会给电池进行供电，将满足充电要求后在进行电网给家庭负载供电，已免在电网停电后家庭没有备用电源进行供电。

在该系统的运营过程中，电网的稳定性是关键，而屋顶光伏电系统在发电系统中具有不均衡的特点，随着光照条件变换其发电功率也存在不同，为了将发电系统在每一个时间阶段获得最大的发电功率，采用双环最大功率跟踪技术（DL-MPPT）是比较有效的解决方案。

在双环最大功率跟踪技术中，内环采用爬山比较法，通过对不同角度的发电功率的比较来推动步进电机的旋转，以满足于寻找最大发电功率所适合的角度，其次，通过齿轮结构可以进行光伏电池板的倾斜角度的调整。在外环控制中主要通过计算公式进行各个阶段的发电量比较，采取更有效的采光角度。最大功率的保持可以在并网中起到较好的稳定作用。

3　结语

通过对上述观点的分析，我们可以了解到，我国是一个能源消耗大国，随着不可再生能源的消耗，将不可避免的出现能源危机，而利用太阳能光伏发电技术的发展刚好可以解决该问题，但是由于技术的不成熟化需要我们对其进行进一步的优化与发展，其中，本文提出的太阳光最大辐射量自动跟踪装置可以将太阳能最大程度上的利用，利用DL-MPPT控制器，将光伏屋顶发电系统在不同时间点的发电功率得到进行一步的提升，而双向逆变器的可以有效解决光伏发电并网与电池储电的问题，将该发电系统的稳定性得到进一步的提升，是光伏发电在其建设与运营中得到更多的发展。

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10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.14.160