（中国电建集团河南工程公司 450051）
摘要：当前，我国大多数的大型并网光伏还处于试运行阶段，还没有统一的接入标准和设计规范，对并网光伏系统的规范化生产以及光伏电站的规范化管理都有一定的影响。另外，由于光伏电站的规划建设没有充分考虑对电网交互产生的影响，大容量光伏并网系统对电力系统的稳定性和安全性也有了更高的要求。大容量光伏电站在运行过程中需要认真分析光伏发电对电网稳定性造成的影响，为了促进大容量并网光伏发电的开展，除了要升级逆变器以外，还要更加深入的研究大容量光伏发电对电网稳定性、安全性造成的影响。
关键词：大容量；光伏发电；技术；并网
1 光伏发电技术
1.1基本原理
光伏发电是通过半导体的材质将光照吸收通过半导体，光能是电子逸出流动的同时增加多个的电场，同时使电子往一个方向流动形成电流，最后通过金属点导出使用。
1.2系统组成
主要是由太阳能电池组、放电器、逆变器、控制器、等组成。其中有独立电站和并网电站，独立的一般在偏远地区的农村提供照明、通讯电源等实用，自带蓄电池组，独立使用。并网的则是与电网相连接，为大的地区提供电源。
2 国内光伏发电现状
上世纪80年代，我国开始引进太阳能发电技术，并且引进了太阳能电池的生产线。而随着如今光伏产业受到了越来越多的重视，我国的光伏发电市场也有了质的突破，进入了快速发展的阶段，并有着国家的强力政策支持，以及国家的各项送电工程启动，大大的提高了我国光伏发电的发展速度。截至到2015年末，我国的光伏发电总装机量已经达到了43.18GW，成为了全球光伏发电总装机量最大的国家，年发电量达到了392亿千瓦，占到了全国发电总量的0.7%而根据十三五的规划，到2020年我国的光伏发电总装机量将达到或超过100GW。光伏发电的成本、安装简单性以及绿色都使得光伏发电在以着惊人的速度前进。
3 光伏发电技术应用前景及展望
3.1太阳能光伏电池的发展前景
根据太阳能光伏电池的研究进展，未来应用前景较大的四大技术分别是太阳能炼硅技术、高效聚光硅基电池、高效低价硅丝光电池以及染料敏化太阳电池。太阳能炼硅技术是利用太阳能炉将一万倍以上的太阳光聚集在一个直径在2.6厘米左右的球体范围内，以获取足额能量来冶炼高纯度硅的一门新型技术，目前该技术已经取得技术突破，实验得到利用该技术炼制的单晶硅的纯度达6个9的纯度，能够大幅度提高光电池的电力达4.3倍左右，该技术的大范围应用有望降低但单晶硅的制作成本。利用太阳能炼硅技术制成的高效聚光硅基电池已经实现了20%的高转换效率。硅金属丝太阳能电池的研制实现了太阳能光谱96%的大范围吸收，且硅丝的结构大大降低了高纯度硅的消耗量，太阳能炼硅技术+硅金属丝的高效低价硅丝光电池是又一发展趋势，该电池不仅低成本而且转换效率高。染料敏化太阳能电池是将光感染料敏化材料、稳定电解质、半导体基底和纳米多孔半导体薄膜等物质组成夹层结构，模仿光合作用所制成的太阳能电池，目前达到的转换效率在11%左右，也是低成本高转换率的代表。这些新技术及新发展的商业化均需要继续技术攻关，它们均是未来太阳能电池的应用趋势。
3.2太阳能光伏发电技术的应用前景
太阳能光伏发电技术的应用前景主要表现在四点，分别是混合式光伏发电系统设计、光伏建筑一体化应用、太阳能商品和光伏发电站的推广应用。太阳能光伏发电技术未来的应用均能充分利用可再生能源，减少化石能源的消耗和环境污染，是可持续发展理念的有力体现。混合式光伏发电系统是将光伏发电系统与其他发电系统组合设计，以利用多种发电系统的优势，合理规避单个系统的缺点。光伏建筑一体化是将建筑与光伏发电技术合为一体，代表技术是太阳能光伏屋顶设计，这一应用不仅清洁环保，而且当供电系统故障时，可以使光伏建筑内保证正常供电。太阳能商品的设计制造能够有效提升人们的生活体验。光伏发电站的推广使用可以丰富发电类型，最大限度地满足社会用电需求，并且可以在偏远地区设立独立发电系统，解决电网延伸不到的难题，降低成本。
4 大容量光伏发电接入电网系统概述
光伏发电系统主要是依靠太阳能获得电能，随着太阳能的利用，既有效提高了太阳能利用率，还扩大了新能源应用范围。大容量光伏发电接入电网是在光伏发电系统的基础上发展起来的，其电能存储量比常规光伏发电接入电网大很多。该发电系统在光照条件较好的情况下，在电池板的作用下为蓄电池充电，并在光照不足的时候将蓄电池电能转化为直流电或交流电。其仿真电路结构图如下图1所示。对于大容量光伏发电接入电网系统来说，具有良好的调节作用，不仅可以保证电网电压稳定，还能有效消除不良谐波分量，电能质量也可以在这种情况下得到保证。
图1大容量光伏发电接入电网系统仿真电路结构图
5电能质量概述
电能是现代生产生活中不可缺少的一部分，属于消耗品的一种，在电能需求量极大的今天，如果电能过低既会给用户造成损失，还会影响电网发展，通过研究发现，影响电能质量的主要因素有谐波、频率振动、供电设备故障灯有直接关系，尤其是谐波与电压所带来的危害最大。以谐波为例，为控制好谐波，国际相关部门明确了谐波电压限制，如380V电压的谐波畸变率不能超过5%，如果超过该限值将损害电能质量，所以，怎样提升电网发电量就成为现阶段最重要的工作。
6 大容量光伏发电关键技术
6.1大容量光伏设备的关键技术
电网和光伏电站主要是利用逆变器联通的，因此要求逆变器具有可拓展通信功能、可以对无功和有功进行控制、可以降低有功变化率、实现谐波补偿等，技术上要求逆变器具电压等级更高、单体容量更大、电能输出质量更稳定、抗干扰能力更强，并具有可以达到智能电网要求的网源互动技术。在进行并网控制的过程中需要电网电压信号锁定技术更加的精确、快速，可以防止大功率并网时不对称运行情况下和电压采样波动情况下精确锁相。孤岛检测技术要求具有更好的抗干扰能力。集中式光伏电站要在变换器控制的基础上实现低电压穿越，孤岛指令和检测利用输变电系统级别能量进行管理实现；分布式光伏电站要通过控制达到孤岛检测的目的，利用基于配电网的能力管理系统来发出低电压穿越信号指令。另外，大容量多级协作对群控技术依赖程度比较高，同时需要解决大面积组件增加、群控硬件成本增加、MPPT并联所产生的额外串并联损耗问题；对分布式系统进行电网调度时还需要在管理系统的基础上实现多机协作、实时通信。
6.2光伏电站关键技术
一般情况下，在有功输出方面要求光伏并网发电可以发出更多的电能，因此如何实现最大功率点的跟踪是一项比较重要的技术。由于最大功率点跟踪对跟踪的准确性、快速性和稳定性要求比较高，常用的电导增量法、干扰观测法、恒定电压法等还无法实现有功输出的可调节性，有功调节技术必须要利用储能设备来实现。但是由于储能设备容量比较小，并且价格昂贵，不能做到实时补偿，储能作用也受到了比较大的影响。此外，由于储能需要花费时间，无法达到实时补偿的目的，在一定程度上对储能作用造成了限制。光伏发电和风电接入一样，当光伏装机容量增加后，系统的稳定性也会受到影响。实践证明，当系统因短路导致电压跌落后，可再生能源发电机会持续和电网连接，可以帮助电网恢复，而将一个Buck电路接入到变换器直
流母排，可以对功率进行消耗并防止直流母排电压过大。如果直流母排电压变大，光伏阵列出力会随之降低，可以更好的实现低电压穿越。
7 大容量光伏发电对并网的影响
7.1对电网运行造成的影响
（1）光伏电站电压控制可以帮助系统实现电压；
（2）光伏发电提供的系统惯量比较小，而系统惯量的减少程度会对高比重光伏的稳定性造成影响；
（3）接纳方式方面，停运常规机组的危险性更大，大机组的停运会使系统惯量减少并进一步破坏系统的稳定性。为了提高系统协作灵活性需要常规机组增设旋转备用。
（4）低压电穿越功能会改善电网回复特性；
（5）光伏有助于调节系统向上偏移；因此，接入大容量光伏发电的电网要严格按照规定要求进行运行，并充分利用发电预测技术、天气预报技术以及能源调度平台对运行进行控制，如图2所示。
7.2对配电网造成的影响
（1）电压调节的影响。光伏渗透率达到一定值后出力特征会产生变化，馈线潮流也会随之产生变化，甚至还会有一些逆潮流进入到输电网中会对馈线电压调节设备的运行造成影响。而出现潮流到送的情况是变电站和光伏电源之间会产生一个电压降的变化，此时可以通过对变压器的调压开关进行调节后修正。
（2）保护整定和短路电流。光伏逆变器主要是用于控制电流源的，如果有短路故障出现需要立即切除保护逆变器，所以常规机组逆变器短路电流并不会影响电网的稳定性。二次保护整定主要是因为和变压器连接的逆变器会产生接地回路，另外潮流的变化对导致电压分布发生变化，对零序电流造成影响。
（3）产生接地电源，由于变压器连接的方法不同，变压器和逆变器之间有可能会产生接地回路，会对零序电流造成影响。此外，当单相接地出现故障后会导致末短路相的对地电压。
8 结语
大容量光伏发电接入要求具有无功和有功的输出作用并可以在电网出现异常后发挥支撑的效果。在光伏发电方面，为了提高电网运行的稳定性和可靠性需要接入高效率、大容量、高可靠性的光伏设备，只有这样才可以创造更高效的绿色能源。
参考文献
[1]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.
[2]余涛.光伏发电并网关键技术及其对电网的影响研究[D].上海交通大学,2012.
[3]赵争鸣,贺凡波,雷一,田琦.光伏并网发电若干关键技术分析与综述[J].电力电子技术,2013,03:1-7.
[4]杨巍.光伏并网发电系统关键技术的研究[D].西安理工大学,2010.
论文作者:张增伦
论文发表刊物:《电力设备》2017年第15期
论文发表时间:2017/10/18
标签：光伏论文; 电网论文; 大容量论文; 系统论文; 电压论文; 太阳能论文; 技术论文; 《电力设备》2017年第15期论文;