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摘要：随着我国经济的高速发展，人们的生产、生活越来越离不开电，光伏并网运行是实现大规模开发利用太阳能的有效途径。由于光伏发电具有波动性和间歇性，大规模输出功率的波动将会对电网的规划、运行和调度带来不利影响。在分析江苏电网某地区光伏电站和风电站输出功率波动特性的基础上，结合并网集群风电站输出功率，建立风光联合发电系统，以定义的评估指标对其输出特性进行分析，从而确定了光伏电站接入的最优容量。结果表明单独光伏电站短时间内输出功率波动较为剧烈，集群风光联合发电系统输出功率更加平稳，即风电和光伏的“汇聚效应”比较明显。
关键词：中频炉负荷；无功补偿；谐波治理；应用研究
1光伏发电技术的原理及系统构成
光伏发电系统是光伏发电技术的典型应用，该系统主要是由光伏电池组、光伏系统电池控制器、交直流逆变器、蓄电池组、电缆等部分组成，各部分均承担着不同的功能。光伏电池组主管转换能量，它是发电系统的核心部件，由一系列的太阳能电池排列组合而成，这些太阳能电池根据使用材料的不同，通常可分为硅基光伏电池、化合物光伏电池、聚合物光伏电池以及纳米晶光伏组件四类。聚合物光伏电池和纳米晶光伏组件分别是由聚合物光敏活性层和纳米染料增感材料起作用的，两者均具有成本低廉的优势，但转换效率都相对较低，且稳定性较差，目前仍处于研究阶段。
2光伏发电体的优势
2.1高效、节能、清洁
光伏发电与其他的电力系统发电相比，其产生电能的过程更为简单，其主要是通过将太阳光能中的光子转变为电子，进行产生电能，光伏发电具有效率高、简单便捷的特点，同时在节能环保方面也有所突破。
2.2储备丰富、分布范围广
太阳能的使用，不仅能够保护环境，同时还能杜绝资源浪费，同时由于太阳光分布范围较为广泛，因此对其进行开发和利用是十分便捷的。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆光伏发电系统在运行的过程中，主要由太阳电池组件、蓄能蓄电池、直交流逆变器等部分组成。对于光伏发电而言，太阳电池组件是最重要的部件，其承担着将光能转换为电能的重要作用。
3集群风光联合发电系统输出特性分析
3.1风光联合发电系统输出功率互补特性分析
由光伏电站（额定容量50MW）和风电场（额定容量100MW）的出力数据（见图4）可得到光伏电站与风电场全年各月份发电量的统计。从季节分布来看，风电场春冬发电量较大，夏秋发电量较小，与光伏电站相比风电场各月份发电量波动较大，其中12月份和8月份的发电量相差最大，最大相差2398万kW•h；光伏电站夏秋发电量较大，春冬发电量较小。总体呈现一定的互补特性，各月份发电量波动较小，整体出力较高。图5将每个月风光联合发电出力的最大值与风光独立发电出力最大值之和进行比较可知，风光联合出力的最大值要明显低于风光独立发电出力最大值之和，说明风光资源在时间分布上互不一致，两者的峰值区域不在同一时段，通常是风大的时候光弱，而光强的时候风小，体现出风电和光电的互补性。
3.2集群风光联合发电系统输出功率的汇聚效应分析
集群式风光联合发电系统是由集群式光伏电站和集群风电站组成。图6是某省集群风光联合发电系统的地理接线图。集群风光联合发电系统由5个风电场和3个光伏电站组成，其中风电场的总装机容量为2584MW，光伏电站的总装机容量为350MW。风电场与光伏电站出力具有一定的互补特性，为了准确衡量集群风光联合发电系统输出功率的波动程度，还需要定义具体的评价指标进一步分析。最大输出功率的标幺值是发电系统年出力中数值最大的输出功率点的功率值与额定装机容量的比值，体现输出功率的分散性特征。最大输出功率与最小输出功率的差值越大，则发电系统输出功率的波动性越大。等效满发小时数是用以衡量发电系统的总体发电利用程度。在持续出力曲线平面中，持续出力曲线是以最大输出功率起点和最大发电小时数为终点的非线性递减曲线，其在第一象限中与横纵坐标轴所占面积为发电系统的发电量，以最大输出功率和最大发电小时数为边界确定矩形区域，矩形面积为以最大输出功率为额定功率在最大发电小时数时段内的额定发电量。定义输出功率丰度，其为持续出力曲线第一象限面积在矩形区域中所占面积比例，它反映了发电系统在一定时期内的整体发电水平。利用上述指标可以定量地确定发电系统输出功率的波动程度，并能描述风光联合发电系统的“汇聚效应”。
风电场群风电出力最大发电小时数为8517h，高于光伏发电的4138h，且风电场最大功率标幺值小于光伏发电。将风电与光伏发电联合考虑之后，集群风光联合发电系统最大输出功率标幺值为0.67，与光伏发电和风电最大输出功率相比，分别下降20.24%和6.94%，波动性减小。集群风光联合发电系统的最大发电小时数为8642h，与光伏发电及风电出力最大发电小时数相比，增加幅度分别达到108.8%和1.5%，与光伏出力相比其最大发电小时数增加一倍。但在等效满发小时数和输出功率丰度方面，集群风光联合发电系统要优于风电场群，却不如光伏电站群，这说明当前风电场和光伏电站的容量配比并不是最优。综合4个评价指标的评估，集群风光联合发电系统整体输出功率更加集中，变化趋势更加平缓，表明了集群风光联合发电系统输出特性的波动性均弱于单一光伏电站群和风电场群，其输出功率呈更加明显的“汇聚效应”。
4光伏发电技术应用前景及展望
4.1光伏电池的发展前景
根据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。
4.2光伏发电技术的应用前景
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。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。
结语
当前，为了让光伏发电技术能够得到良好的发展，政府应当出台一系列的政策法规来对太阳能光伏发电技术的发展进行规范和完善，从而确保其能够将可持续发展的作用真正的发展出来。相信在不久之后，太阳能光伏发电技术将成为绿色工程中至关重要的部分。
参考文献：
[1]邢晓敏，钱智妮，庞健.分布式电源不同接入点对配电网谐波特性的影响[J].东北电力大学学报.2016（02）.
[2]刘波，贺志佳，金昊.风力发电现状与发展趋势[J].东北电力大学学报.2016（02）.
论文作者:陈乾
论文发表刊物:《电力设备》2017年第35期
论文发表时间:2018/5/14
标签：光伏论文; 系统论文; 输出功率论文; 风光论文; 集群论文; 电站论文; 技术论文; 《电力设备》2017年第35期论文;