摘要：在这个社会，人们赖以生存不可或缺的就是能源，能源对于当前社会经济的发展起着非常重要的作用，因此，就需要对能源加强科学合理的应用，其对于改善人们的生活以及促进人类发展起着决定性的作用。然而，目前人们所使用的多数为不可再生能源如煤炭、石油、天然气等，这三种能源的消费结构分别为27%，41%和23%。有报告称：该类化石能源储存仅仅能保证不超过人类170年的消耗。作为一种新型的可再生能源，光伏电站技术拥有独特的优势，其来源广泛，使用过程中不产生污染。所以对光伏发电技术的推广势在必行，具有巨大的现实意义且能产生明显的经济价值。本文主要分析了大型并网光伏电站的运行机理，以及关键技术及应用情况，希望能够给有关人士提供参考内容，促进光伏电站有关工作的顺利开展。
关键词：大型；并网光伏电站；关键技术
1大型并网光伏电站的运行机理分析
大型并网光伏电站一般由一个或多个基本单元组成，每个单元的容量约为0.3MW～1.0MW，如图1所示。其中，大面积的光伏阵列组件实施光电转换后经汇流器将直流电分配给逆变器，再由逆变器及其滤波装置转换为满足电能质量要求的交流电，再经变压器升压后并网。通过逆变器控制，对光伏阵列的输出电压进行MPPT控制。每个单元的逆变器可以是单台，也可以是多台并联。
图1 大型并网光伏电站的基本架构
2大型并网光伏电站的关键技术及应用分析
2.1光伏阵列
光伏电池是光伏电站中最贵的元件，其转换效率一直是行业关注的重点。在单晶硅、多晶硅和薄膜电池问世后，可将太阳光集中多倍的聚光式光伏组件已经得到应用。光伏组件的另一个重要发展趋势是与DC/DC变换器的一体化。每个组件均集成一个小型DC/DC变换器，构成一个智能模块，独立进行MPPT和保护控制。但是，光伏电池的抗高温、抗风沙特性尚未引起重视，此方面的研究进展较慢。损害光伏电池的重要因素之一就是热斑效应，对光伏电池反向特性模型需要加强研究，对热斑效应的机理进行深化分析，为了能够减少热斑效应的危害提供相关措施；做好将局部故障与全局运行以及正常模型与失效模型之间的关系进行有效的明确。通过对大面积光伏阵列多影响因素特性的研究，解决由于局部失效的检测以及排除以及对出现的故障分析其原理并做好保护措施。热斑效应的有效应对方案主要是并联旁路二极管，这对光伏组件在产生热斑效应中，以及热斑效应方面的有着直接的影响，所以，就必须需要有一套完善的配置和评估方案。并且结合大型的光伏阵列配置和布局的集成优化，对大面积光伏阵列的非理想特性可实现其最小化。目前，对热斑保护旁路二极管优化配置理论的研究还较少。
2.2高性能并网逆变器
并网逆变器组合是光伏电站的重要构成部分，主要的技术重点就是协调运行与集群，通过技术手段有效的降低并网逆变器之间的不利影响，使逆变器集群作为一个整体稳定运行。在这一过程中需要解决的问题，如多机孤岛检测的冲突、内部环流以及谐波等。要达到逆变器的集群协调效果，还要实现电网通信、功率调节、低电压穿越、机组投切、运行优化、综合保护以及故障冗余等多方面的实际功能效果。除了以上的功能需求之外，逆变器本身的转换效率也是重要的指标，提高逆变器效率最主要的研究方向就是拓扑结构选择与运用，开关频率、开关器件研究与运用、控制算法等。逆变器对系统并网的电能质量产生重要影响，大型并网光伏电站向电网发送的电能质量应满足相应的国家标准，并网逆变器需要在谐波、电压偏差、电压不平衡度、直流分量、电压波动与闪变等方面进行研究与控制。同时还要考虑电网对逆变器、逆变器对电网、逆变器对其控制部分的电磁兼容问题。
2.3最大功率跟踪技术
在这一方面的相关应用技术，是指在实际应用环节上，实现控制器对实时侦测中的太阳能PV阵列进行全面的侦测掌控。在这一系列的侦测掌控中，需要追踪最好功率值，实现控制器系统能够在电机群中实现最大功率，并进行相应的充放电管理措施，解决好与之相对应的最大功率跟踪相关的技术标准落实。一般来说，最大功率跟踪技术在现实的应用环境中，应当包括基于电压电流检测，进行相关的直接控制的方法、基于参数推算表现选择的间接控制方法、还有结合现代人工智能技术综合运用的数控现代技术方法。在这方面的研究上，当前的技术方法往往在最大功率跟踪的准确度上寻求有效突破，实现检测方法的精度提高，进行有效的最大功率控制。
2.4孤岛效应检测技术
孤岛效应就是当供电系统因故障事故或停电维修等原因停止工作时，在各个用户端的光伏并网发电系统未能及时检测出停电状态而不能迅速将自身切离市电网络中进行安装，而形成的一个利用光伏并网发电系统同时向周围负载供电的一种电力系统无法进行掌控的自给供电孤岛现象。孤岛效应检测可分为两类，分别是被动式和主动式检测技术。被动式检测法主要包括电压谐波以及电压频率和相位跳变检测法等。被动检测法很容易实现，然而，在非检测区内能够被动检测将其失效。主动式检测法通常分为功率扰动法、电压扰动法和频率扰动法等。有关人员提出了一种基于相位超前的孤岛效应检测方法。该检测方法在电网断电时，改变电流与电压之间的相位，则系统输出频率将会随之改变，这有助于缩短检测时间，可以采用不同的参数来实现逆变器并联检测。
3结语
总之，随着科技的不断发展，社会对能源的需求逐年增加，传统化石能源由于其储量有限且不可再生等特点，使得其很难满足社会需要。近年来，研究者将目光转向了效率高、容量大、运行稳定的光伏能源。作者相信随着科学技术的不断发展，网光伏电站一定会有广阔的应用进展。
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作者简介：
陈政（1980.1-），男，湖南沅江人，华中科技大学学士，高级工程师，研究方向：发输变电工程设计与管理。
论文作者:陈政
论文发表刊物:《云南电业》2019年1期
论文发表时间:2019/8/28
标签：光伏论文; 逆变器论文; 电站论文; 电压论文; 效应论文; 阵列论文; 技术论文; 《云南电业》2019年1期论文;