摘要：随着我国经济的快速发展，我国的工业化进程已经基本完成，国家和人们对电量的需求也越来越高，但是，当前我国最主要的供电模式还是火力发电，给环境造成了很大的污染。本文从大容量并网光伏电站的运行原理出发着手进行论述，指出了大容量并网光伏电站存在的主要问题，进而指出了解决大容量并网光伏电站存在问题的具体方法以及大容量并网光伏电站技术发展的前景。
关键词：大容量；并网；光伏电站技术；火力发电；水力发电
建设大容量并网光伏电站是有效利用太阳能发电的有效方式，与离网光伏发电系统相比，大容量并网光伏电站能够有效的省去蓄电池当作储能的环节，利用大功率点跟踪技术有效的提高系统运行的效率。由此可知，大容量并网光伏电站技术的发展前景非常广阔。
一、大型并网光伏电站的运行原理
大容量并网光伏电站是由一个或者多个基本单元组合而成，每一个单元的容量大约为0.3-1.0MW。在这其中，大面积的光伏阵列组件在经过光电转换之后利用汇流器把直流电分给了逆流部分，然后由逆变器和滤波装置转换成满足电能质量要求的交流电，经过变压器升压后实现并网。利用逆变器进行有效的控制，调节光伏阵列的输出电压对MPPT进行控制，在大容量的并网光伏电站中，每一个单元的逆变器既可以是单台的，也可以是多台并联的[1]。
和小容量的并网光伏发电系统相比，大型的并网光伏电站的运行具有自己独特的特点[2]。首先，大容量并网光伏电站的发电系统的光伏阵列面积非常的大，组件性能有很大的不同，这主要是因为生产厂家与电池型号具有不同的光伏阵列差别，同时也是受实际运行条件不同导致的组件的温度以及日照强度的影响。其次，大容量并网光伏电站的发电系统的并网逆变器的容量非常的大、型号非常的多样化，一般采用的是多台低压逆变器的组合方式，由变压器升到中高压并网的一种方式。之所以采用多台逆变器组合的目的是为了加大系统的冗余度，同时通过低光照实现逆变器的高转换效率。最后，大容量并网光伏电站的发电系统可能会对当地的电网造成一些不利的影响，像电能质量的问题以及功率输出不稳定引起的电压波动等问题[3]。
二、大型并网光伏电站的发电系统运行过程中存在的主要问题
（一）组合光伏阵列中的多峰值特点
大容量的并网光伏电站因光伏组件的差异会导致大面积的光伏阵列呈现与单个光伏电池或者小面积的光伏阵列不一样的输出特性，而且不同极值点的大小会随着光伏组件工作环境的变化而发生改变，导致常规的MPPT技术不能获得全局最大的功率点。当前，我国的大部分大容量并网光伏电站人员还没有充分的认识到这个因素对大容量并网光伏电站的发电系统的正常运行的重要性，在实际的工作中仍然采用的是常规的MPPT方法来对恒定电压进行设计。为解决P-V曲线的多峰特性，必须设计出能获得全局最大功率点的MPPT方法[3]。
（二）光伏阵列的温升效应
光伏电池的输出特性和运行稳定是紧密相连的，随着温度的身高，短路电流也会增加，开路电压会大幅度的降低，导致大面积光伏阵列的输出特性更加的复杂。而如果光伏阵列的输出电压低于逆变器的工作电压，将很有可能导致逆变器无法正常运行[4]。
（三）热斑效应对光伏阵列的影响
在大规模的光伏阵列中，组件会因遮挡而带有负电压，即是说出现了负载的情况，随着热耗的不断增加将会产生非常大的热量，从而形成局部的热点，即我们所说的热斑效应。热斑受损是光伏电池中最严重的一种损坏，极有可能导致光伏电池出现永久性功率输出错误或者开路失效的问题。还有一些光伏电池在受到高反压、高温以及高耗能等因素的影响，甚至可能会发生永久性的短路、烧毁情况[5]。
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（四）逆变器的组合不是很理想
受不同光伏阵列的最大功率点的差异性影响，直流母线电压的控制是不能对每一个光伏阵列的最大功率进行跟踪的，更严重的问题是，直流母线的并联给逆变器相互之间的零序环流提供了便利的途径，在不同逆变器单独控制与接触信号的条件下，虽然入网的电流纹波非常的小，单逆变器输出的电流纹波也会加强，致使逆变器的电感负担过重，噪音和发热加大[6]。
三、解决大容量并网光伏电站存在问题的方法以及其发展的前景
（一）创新大容量并网光伏电站的光伏阵列
光伏电站中花费最高的元件当属光伏电池，它的转换效率也是人们研究的重点。在单晶硅、多晶硅以及薄膜电池出现以后，可以实现太阳光集中多倍的聚光式光伏组件的广泛应用，使其效率高达28%。光伏组件的另一个重要趋势就是和DC/DC变换器的一体化，事实上，每一个组件都是一个小型的DC/DC变换器，从而构成了一个智能化的模块，独立的进行MPPT的保护控制。但是，光伏电池的抗风沙、抗高温的重要特征还没有引起人们的重视，我国在这方面的研究也比较的少。
针对大面积光伏阵列的多极值特征，必须找到能够实现最大功率点的MPPT控制方法，从而解决算法的动态跟踪性能问题。从目前的研究情况来看，有两种方法可以实现，即全局搜索法与两步法，利用这两种方法可以有效的找到大面积光伏阵列的多极值特征[7]。
（二）高性能变换技术
多变换系统的运行关键在于其协调运行和集群特性。首先需要利用变换器来实现统一的控制，从而减小相互之间的不利问题，像多机孤岛检测的冲突以及内部环流和谐波的问题。其次也需要通过系统控制方案来实现变换器集群的统一协作，从而实现功率调节、孤岛检测、机组投切以及优化运行等重要功能，在这方面的研究，我国已经取得了一定的成果。
大型光伏发电设备的重要指标就是逆变效率，各个逆变器的生产厂商正在拓扑结构、开关频率以及控制算法等方面进行研究，大多数的产品也可以达到30%以上的高效运行。研究人员也希望能通过利用合适的集群控制策略，来保证每台机组都处于高效运行的状态[8]。
电能质量问题是大型光伏并网系统中存在已久的问题。怎样才能抑制低功率和弱电网状态下电流谐波和多台逆变器同时并网时电流谐波的叠加，以及怎样保证在电网电压谐波比较大时的低电流谐波，这都是必须要解决的关键问题。为解决这些问题，电力电子装置的厂商大多数情况下都会采用拓扑结构，合理的设计电感和电容参数以及控制算法等，确保谐波的含量符合国家标准要求。
结语：
综上所述，大容量光伏发电系统是解决我国用电问题的重要技术手段，它也能有效的降低在发电过程中存在的环境污染问题，对建设生态文明意义重大。但是，受技术因素的限制，大容量光伏发电技术还存在很多的问题，需要我们加大技术研究的力度，从而实现电网运行的高效、节能和环保。
参考文献：
[1]赵争鸣，雷一，贺凡波，鲁宗相，田琦.大容量并网光伏电站技术综述[J].电力系统自动化，2011，12：101-107.
[2]程序，周海，崔方，丁杰.大容量并网型光伏电站功率预测预报系统设计[J].水电自动化与大坝监测，2011，05：1-4+20.
[3]雷一，赵争鸣.大容量光伏发电关键技术与并网影响综述[J].电力电子，2010，03：16-23.
[4]曲兆旭.大容量并网光伏电站技术综述[J].四川水泥，2014，11：40.
[5]李响，白首华，颜铭.大容量光伏电站并网稳定性分析及措施[J].电气应用，2014，22：20-23.
[6]丁明，王伟胜，王秀丽，宋云亭，陈得治，孙鸣.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，2014，01：1-14.
[7]陈亚爱，李津，周京华.并网光伏电站控制技术综述[J].电源技术，2014，03：583-585.
[8]孙惠.大型并网光伏电站关键技术及存在问题综述[J].科技创新与应用，2014，22：47.
论文作者:贺健能
论文发表刊物:《基层建设》2015年32期
论文发表时间:2016/10/20
标签：光伏论文; 电站论文; 大容量论文; 逆变器论文; 阵列论文; 变换器论文; 系统论文; 《基层建设》2015年32期论文;