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摘要：太阳能是一种可再生能源，它洁净无污染，并可持续利用，越来越为人们所熟知并广泛应用，太阳能光伏发电系统也将逐渐由现在的补充能源向替代能源过渡。光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术。光伏发电系统中，光伏阵列经太阳光辐射后便向外输出一定的功率，并以足够大的电压或电流形式向外输出供电，利用最大功率点跟踪（MPPT）技术进行逆变并网输电。鉴于此，本文主要分析太阳能光伏并网发电系统的应用。
关键词：太阳能；光伏并网；发电系统
1、光伏并网发电系统
新时期发展背景下，能源动力发展可以说是日益严峻，各种不利现象是层出不穷，如生态环境恶化、常规性能源严重短缺等。为有效解决这一问题，合理利用新型清洁型能源就非常重要，其中最具代表性便是太阳能能源，其具有资源丰富、清洁性较强及不受地域界限影响等一系列优势，因而逐渐受到社会高度关注，相应的以太阳能光伏并网逆变器为主要手段的研发创新就势在必行，促使其能取得突出性应用进展。下面将主要介绍太阳能光伏发电的基本概念和国内外发展现状。
1.1、太阳能光伏发电的基本概念
光伏并网发电系统以太阳能为主，转化太阳能电池送出的电流，并与电网电压形成交流电而起到放电作用。该系统的核心部分在于并网逆变环节。随着微处理器运算速度的提升，当前系统逆变方案和控制策略可以采用光伏并网系统，且能够有效改善性能。
（1）互联网系统配置：光伏电池板，SPD防雷箱，逆变器，双向电表，电缆。独立系统配置：主要由太阳能电池组件，控制器，蓄电池，交流逆变器组成，给交流负载供电，还需要配置交流逆变器家用太阳能发电系统。（2）并网发电系统是根据主电网要求将太阳能模块产生的直流电转换为交流电后直接接入公共电网。并网发电系统具有集中的大型并网电站，一般是国家级电站，主要特点是发电可以直接输送到电网，电网统一部署到用户权力。但这种电厂投资大，建设周期长，占地面积大，发展推广难度大。分散式小型并网发电系统，特别是光伏发电系统，由于投资小，施工快，占地面积小，政策支持强等优点，是并网发电的主流。
1.2、太阳能光伏发电的特点
第一，具有随机波动特点。太阳能作为典型的清洁能源，极易受到环境、天气以及光照条件的影响。因此，光伏并网发电系统波动较为随机，随着气象条件的变化而变化。第二，当前光伏并网逆变器主要由电压源电流控制，即电压源为其输入侧，电流源控制为其输出方。利用输出电流对并网点的电压进行控制，进而达到并网之目的。同时，光伏发电系统谐波的产生与逆变器有较大关系。第三，抗孤岛设备能够针对光伏发电的电压、频率进行监测。当市电消失后，光伏发电电压与频率将迅速衰减。但是，若光伏发电容量不断增加，其通过逆变器接入同一并网点，将发生相互干扰的状况，并出现发电负载与功率互相平衡的情况，抗孤岛设备的检测时间将随之增加，甚至出现检测失败的现象。
2、光伏并网发电系统关键技术分析
太阳能并网发电系统的可靠运行依赖多方面技术和策略的综合调控。目前，并网发电的主要技术研究已几近成熟，保证了太阳能并网发电系统的高效率、安全运行。其主要关键技术有：
①光伏电池材料技术。陈述了目前PV电池发展历程，并对包括晶硅型、薄膜型和高效型的三代电池中的典型电池进行了特点分析。现阶段，太阳能电池以薄膜型为主流，且以硅材料发展最为成熟。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆未来的发展趋势是突破目前存在的效率低、稳定性弱和成本高等瓶颈。
②最大功率点跟踪技术（MaxPowerPointTracking，MPPT）。对MPPT的方法进行了深入研究。其中，基于扰动思想的MPPT以P&O和INC为主要代表方法；基于模型改进的MPPT以开路电压、短路电流检测法最为常见；对智能MPPT而言，则大多是各种寻优算法与MPPT的结合使用，发展还未成熟；最不常用的是对PV电池输出参量进行适当控制，从而实现MPPT的目标。在基础方法之上，多种方法的混合使用实现快速、精准跟踪是未来发展的目标。
③并网逆变器。论述了光伏逆变器所需满足的条件以及未来发展方向。并网逆变器作为系统的过渡器件，需输出满足新国标要求的并网电流，完成能量变换。数字化、智能化控制下的逆变器正在向提高系统可靠性而发展。
④锁相环（Phaselockedloop，PLL）。锁相环可实现并网逆变器输出电流追踪电网电压相位与频率。锁相环发展经历了模拟PLL、模数PLL、全数字PLL、软件PLL四个阶段。介绍了锁相环技术的发展现状及应用前景，且采用多种方法软件PLL对单相光伏系统正常与故障情况下的电压相位进行锁相控制，实现稳定性与快速性，但未对三相系统应用做对比介绍。
⑤滤波技术。光伏系统中的滤波器的主要作用是滤除逆变器侧输出电流中含有的谐波。分别对L、LC、LCL型滤波器的电路特点、滤波优缺点进行了介绍，同时对在光伏系统中的各坐标系下的数学模型进行公式推导。对比分析可知LCL滤波器具有更好的高频谐波效果。但是文中未对LCL三阶系统所产生的谐振问题提出解决方案。
3、太阳能光伏并网发电系统的应用及展望
光伏并网发电系统建设发展迅速，光伏并网系统，太阳能的转换效率远高于独立系统，这是目前世界上太阳能光伏技术最合理的发展前景。2016年12月，国家能源局发布的《太阳能发展“十三五”规划》提出，到2020年年底，太阳能装机1.1亿kW，其中，光伏发电装机将达到1.05亿kW以上，太阳能热发电装机将达到500万kW，太阳能热利用集热面积将达到8亿平方米，太阳能年利用量计划达到1.4亿吨标准煤以上。2016年9月，国家能源局发布了《关于建设太阳能热发电示范项目的通知》，确定第一批太阳能热发电示范项目共20个，其中塔式9个，槽式7个，总计装机容量134.9万kW。这将进一步促进太阳能材料广泛、深入的研究，并有可能出现新的太阳能应用技术与概念，甚或导致颠覆性的材料技术出现。
3.2、人工智能与并网系统的结合
智能技术在并网系统的应用中还存在一些局限，并网系统简单，但并网系统的控制系统却非常复杂，并网系统在出现故障时，主要还是依靠各线路故障诊断，这对大规模分散式的并网发电系统发展是非常不利的，但随着人工智能的发展，人机结合成为一个新的选项，把专业人才的经验与计算机智能芯片的高效率相结合，达到自动化控制的目的，人工智能与并网系统的结合，可高效排除分散式并网发电系统的电力故障，再出现问题时进行直接对点的处理，提高了维修效率，降低了维护成本，提升了电网运行的稳定性。
总之，能源枯竭和能源环境污染问题仍然困扰着人类，制约着全球经济和环境的发展，影响着全人类的健康。可以说，能源问题是全世界国际社会面临的共同问题。太阳能作为一种无污染，可持续利用的清洁能源，具有各类清洁能源，具有巨大的优势。光伏技术是太阳能利用最重要的形式，近年来取得了快速发展，太阳能光伏发电正朝着市场化，大规模化的方向发展，新的光伏电池材料得到了研究，光伏电池的成本不断增加下降，表明太阳能发电的美好未来。
参考文献：
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[5]赵为.太阳能光伏并网发电系统的研究[D].合肥工业大学，2003.
论文作者:龙烈忠,陈杰
论文发表刊物:《建筑细部》2018年1月下
论文发表时间:2018/8/15
标签：光伏论文; 并网发电论文; 太阳能论文; 系统论文; 逆变器论文; 电压论文; 电网论文; 《建筑细部》2018年1月下论文;