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摘要：光伏发电并入国家大电网是发展的目标。简要介绍了光伏发电，阐述了分布式与集中式并网系统，分析了LVRT（低电压穿越）等关键技术，提出了解决对策。研究表明：光伏并网对公共电网平稳运行的干扰，是当前面临的主要问题，防雷系统安装、配电系统规划、并网干扰控制和调压方式优化是解决上述问题的有效对策。
关键词：光伏发电；并网关键技术；对策
1发电的基本原理
太阳能光伏发电是以光伏效应为基础，通过使用太阳能电池板对光子产生的电动势进行吸收和利用达到发电的目的。太阳能光伏阵列产生的直流电利用电子转换装置进行转换成可以满足电网使用的交流电后直接利用变压器接入到电网中。而光伏电站一般都达到了兆瓦级别，通过利用集群控制方案来实现逆变器并联运行，并利用特定的中央控制中心对光伏电站的各个子系统进行指挥，运行情况不同，变压器和逆变器的投运方案也不一致，可以有效解决日照率比较低的情况下变换效率问题，提升系统的可靠性。光伏发电集群控制方案是使用多个逆变器共用光伏阵列直流母线排，根据光照情况，投入相应数量的逆变器，进而解决日照率低时变换效率方面的问题，而且由于逆变器是替换工作的，当某台逆变器进行检修或者出现故障后不会对整个系统造成影响。
2光伏发电及并网技术
2.1光伏发电
光伏发电本质是利用太阳光照射光伏元件，在光生伏特效应作用下，通过电荷聚集产生电动势，最终转换为电能。以分布式光伏发电系统为例，其系统构成包括太阳电池方阵、直流配电柜、控制器、逆变器及交流配电柜等，如图1所示。各部分功能各自不同，其中逆变器和太阳电池方阵最为重要。在设计时，太阳电池方阵要求串联，将所有电池组件有效组合在一起，得到较大电压，确保完全满足输出要求。
图1光伏发电系统结构图
由于受到光照与温度等因素的支配，外界条件发生变化会对光伏发电效率产生重要影响，因此整个过程控制性较低、随意性较强[1]。另外，光伏发电输出直流电，必须转换为交流电方可正常应用。光伏发电技术还具有变化快、功率小等特点，若要将其应用到生产生活中，还需要采取一定处理措施。
2.2光伏发电并网技术
2.2.1集中式并网技术
集中式并网是指光伏发电电能直接输送给公共电网，由公共电网经过统一调配后供用户使用。整个过程与大电网保持单向电力交换，且电压等级在10kV以上。集中式发电系统一般由几千个光伏组件、光伏开关站等构成。充分利用广袤的荒漠、丘陵地区丰富和相对稳定的太阳能资源构建大型光伏电站，接入高压输电系统供给远距离负荷使用，这就是集中式并网发电。集中式发电规模很大。以某40兆瓦农业光伏（应用于农作物）项目为例，其总规划用地面积为1090亩，共分为40个单元，每个发电单元布置4532块光伏组件，建有35kV开关站一座，建成后预计年均上网电量达5200多万千瓦时。
一般情况下，集中式光伏发电需要依赖长距离输电线路送电入网，由于光伏发电负荷存在波动性，也是电网的一个较大的干扰源，存在着电压跌落、输电线路损耗、无功补偿等问题。光伏电站由多台变换装置组合实现，这些装置协同工作、信息系统、远程处理等技术尚不成熟。
为保证电网安全，集中式光伏发电站接入需要有LVRT（低电压穿越）、稳控系统等功能。LVRT是指当光伏电站并网点电压跌落时，光伏电站能够保持并网，甚至向电网提供一定的无功功率，支持电网恢复，直到电网电压恢复正常，从而“穿越”这个低电压时间（区域）。
2.2.2分布式并网技术
分布式并网是指光伏发电电能被直接分配到用电负载，若电力多余或不足，则连接大电网进行调节。整个过程与大电网保持双向交换。
分布式光伏发电的构成主要包括：（1）太阳能电池组件；（2）保护装置；（3）电路；（4）逆变器；（5）电网接口。其中太阳能电池组件是光伏系统中的核心部件，其作用是把太阳能转化成电能。逆变器是将直流电转换成交流电的设备。由于太阳能电池组件产生的电为直流电，而实际应用过程中绝大部分负载都是交流负载，因此需要此装置将直流电转换成交流电以供负载使用，且可并网向国家大电网供电。
在分布式系统的并网技术中，发电与用电并存。针对发电，地面电站要将多余电量升压、变频后接入配电网，实现区域就地消纳原则，而不是公共电网。根据配电网中的潮流方向要调整变化，逆潮流导致额外损耗，相关的保护都需要重新整定，变压器分接头需要不断变换。
要装配电压和无功调节控制技术以及防止短路技术的设备。需要配电网级的能量管理系统，在较大规模电量接入的情况下进行负载协同管理；对二次转换设备和通讯提供了新的要求，系统较复杂。在分布式光伏系统设计时，其系统要与公共电网衔接很关键。在设计电网接口时，要关注光伏(PV)系统电网接口特性（国家标准GB/T20046-2006）中的关键指标，使得系统设计规范，并网性能优良。
3光伏发电并网系统的应用
3.1工程简介
某光伏发电并网系统项目由一公司承建，主要建于公司大楼三楼楼顶上。光伏系统总设计峰值功率为3360Wp，与公司电网并接，当电网断电时，可独立给公司负载供电，还可为展示台液晶电视供电。电池板均采用6mm钢化超白玻璃+E-VA+电池片+EVA+6mm钢化超白玻璃双玻光伏组件。投入运行之后，一直处于安全可靠、发电稳定、并网良好的状态，并且满足项目设计标准。根据项目所处地理位置及气象气候条件，并且通过相应的计算，确定太阳能电池板应当摆放在正向朝南方向，当倾角处于25～30°范围时，能够接受到的太阳辐射最多，发电量最大，为方便工程施工以及太阳能电池支架的制作，选取倾角27°，光伏安装面积130m2。
3.2光伏发电并网系统
3.2.1电气设备系统
此项目电气设备系统主要由太阳能电池方阵、蓄电池组、双向逆变器、并网逆变器和控制设备组成，具体如图12所示。失压脱扣器脱扣，失压脱扣器脱扣之后，发送信息至双向逆变器，双向逆变器逆变启动，蓄电池组投入使用，供电给负载使用。
图2带蓄电池并网光伏发电系统构成
3.2.3数显监控系统
该项目监控系统主要涉及以下设备：辐射照度仪、温度计、风速计、控制器、调制调解器、终端控制（显示）设备、数据缆线等。同时，其还可通过电脑等相关终端的显示，实现实时监控相关数据的目的。通过程序转换相关的界面，可轻易转换终端（电脑、电视等）所显示的界面，并且还能够在界面中显示例如系统温度、直流电压、直流电流、直流功率、交流电压、交流电流、交流功率、日发电量、总发电量、气象数据等信息，从而体现出系统真实运行效果。
结语
光伏发电建设周期短、环境适应性强，不需要水源、燃煤运输等原料保障，运行成本低，便于集中管理，受到空间的限制小，可以很容易地实现扩容。其发电量实现并入公共电网，在消除其不稳定等风险后，可提高电网运行效率，并保证公共电网稳定、安全运行，为国家经济建设持续发展提供能源保证。
参考文献
[1]邱亮新.光伏发电并网大电网面临的问题与对策[J].中国新技术新产品,2016(14):65-67.
[2]肖大鹏.光伏发电并网大电网面临的问题与对策[J].通讯世界,2014(1):39-41.
论文作者:诸葛军
论文发表刊物:《电力设备》2017年第12期
论文发表时间:2017/8/25
标签：光伏论文; 电网论文; 系统论文; 逆变器论文; 分布式论文; 电压论文; 负载论文; 《电力设备》2017年第12期论文;