摘要：利用分布式的光伏太阳能发电是当前发展最快、应用最广的新能源方式。近年来，光伏发电受到人们的广泛关注，本文介绍了光伏并网与混合系统，在系统组成方面、设备选型方面、电气系统方面、防雷保护方面全面介绍了太阳能并网的设计方法，分析了无功平衡、谐波等需要在并网时考虑的问题，以已然建成的光伏并网工程为例，详细介绍了太阳电池方面的特点、应用以及安装方面的性能，系统分析了光伏系统工程发电量方面的问题，确认了并网发电技术层面的可能性。
关键词：应用展望；光伏发电；太阳能电池
作为可再生能源的太阳能，其前景以及作用得到了全社会的广泛认同。太阳能电池板等技术已经发展比较成熟，广泛的运用在多个领域。比如光伏水泵、交通指示灯等太阳能产品的独立性以及集成性较高，多数采用直流负载、独立供电的形式。随着光伏系统越来越成熟，运用方式也愈来愈丰富，利用光伏并网技术的太阳能发电技术是当前发展最新、最快的新技术。
0分布式光伏发电系统的工作原理（并网型）
光伏发电是一种环保的、具有广阔发展前景的发电方式。集中并网光伏电站和与建筑结合的分布式并网光伏发电系统是光伏发电的主要利用方式。与建筑结合的分布式光伏发电最大的特点就是“就近发电，就近并网，就近转换，就近使用”，电站装机容量一般在几十千瓦，适合安装于别墅、家庭、中小型厂房、医院、学校等屋顶。
分布式太阳能光伏发电系统大体上分为两大类，一类是独立的太阳能光伏发电系统，另一类是并网型太阳能光伏发电系统，两类系统最大的不同是独立的光伏发电系统要有储能的蓄电池，而并网的光伏发电系统可以不配备蓄电池，直接将电能输入就近的电网，省掉了对蓄电池储能和释放的控制过程，可以充分利用可再生能源所发出的电力，减小能量损耗，降低系统成本。而且并网发电系统能够并行使用电网和光伏发电系统的电能作为本地交流负载的电源，降低整个系统的负载停电的概率。同时，光伏发电系统与公共电网并网可以对公用电网起到调峰作用。综上所述，并网型太阳能发电系统是太阳能发电的主要发展方向。
分布式并网型太阳能光伏发电系统的工作原理是利用光伏组件半导体材料的“光电”效应，在白天阳光充足时，由光伏组件将太阳的辐射能装换成直流电能，通过控制器可将直流电能直接供给用户直流负荷，也可将直流电经并网逆变器输出交流电供给本地交流负载，多余的交流电能输送给电网，由双向计量表计量卖出电量，当夜晚或阳光不足时由电网向用户供电，双向计量表计量买入和卖出电量。然后根据卖出和买入的电量结算电费。
1 太阳能并网技术
1.1 并网系统
太阳能光伏系统的主要工作特点是：由太阳能电池组成的直流电通过并网逆变器转化成符合电网要求的交流电，尔后进入公共电网。光伏电池产生的电力不仅需要向交流负载供给，剩余的电力需要向电网反馈。在傍晚或者下雨天，太阳能电池无法产生足够电力，电力不能满足负载需要时，就需要电网供电。太阳能发电供入电网不需要蓄电池，省去了蓄电池储存能量、释放能量的过程，减少耗能，降低成本。
并网逆变器是系统专门使用的，为保证电力的输出满足电网对频率以及电压的要求。由于逆变器的效率，必然会损失部分能量。系统并行式的使用公用电网以及太阳能组件作为电源交流的负载，能够降低系统中的负载缺电率，并网中的光伏系统能够起到对公共电网的调节作用。
1.2 并网混合系统
太阳能光伏产业发展到现在，并网综合系统中出现了电网、太阳光伏阵以及备用油机的供电混合系统。这种系统能够作为UPS不断提高系统供电保护率。并网系统的技术较为复杂，能够提供稳定的用电系统，比较适合与要求高、电网不稳定的情况。该系统经常利用控制器以及逆变器一体化，利用电脑的芯片控制系统运行，综合各种能源达到最优状态，辅以使用蓄电池。
并网的混合系统中，若是本地负载的功率低于某个范围，系统会利用多余的太阳电池或者利用电网进行充电，以备不时之需。若是电网出现停电或供电品质不过关，系统能够自动接入电网，构成独立的工作模式，以蓄电池或油机系统负载交流电能。当电网恢复正常，系统切入并网模式，电网再次供电。
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2 光伏并网系统的技术问题
2.1 系统电压的波动问题
太阳能的光伏发电设备的输出实际功率的变化依据光照的强度，白天光照最强时，发电的输出功率能够达到最大值。夜晚没有光照的情况下，输出的功率几乎为零。除了设备故障之外的因素，发电的输出功率随着天气、光照、温度变化，输出的功率极度不稳定。
中压十千伏允许的偏差范围以及低压三百八十伏的电压允许的范围偏差是+ 7%至 - 7%之间。按此标准来计算的光伏发电系统会对电压造成影响。按规定，需要做好电网的发电记录波动以及电网的发电下降的补偿，实际中光照的变化过程是渐变的，电伏的波动应该控制在规定的范围。
2.2 谐波问题
太阳能的光伏发电系统以光伏组件把太阳能转化成直流电能，通过逆变器把直流电能转化成与电网同频率的电流，并入电网。在并入电网中，经逆变转成直流电的过程中会存在大量的谐波。光伏并网的发电系统一般采用的是并网型的逆变器将三百八十伏的电压升到十千伏的并网。
在注入公共点的电流谐波的允许值的规定中，太阳能的光伏发电系统功率的输出比较不稳定，在实际连接公共点时需要进行测量。需要采取类似滤波装置，配合无补偿的装置进行安装。
3 并网的工程实例介绍
3.1 多用途的光伏电池组件
将太阳能技术应用到建筑上的实例目前在上海发展的较为完善。一些系统采用的是普通的光伏电池组件，受光面由玻璃组成，背面是不透光的背膜绝缘结构，安装在彩钢板上或者混凝土的屋面上；一些系统利用双面的玻璃封装组件，受光面与背面都是玻璃。现以上海现有的光伏楼为例，介绍不同形式的几种太阳能的电池光伏组件。
彩钢板的斜坡屋面采用瓦形电池组件，装在楼层的西侧以及东侧。使得太阳电池组件成为屋顶的一部分，保持建筑外观的一致性。双面玻璃封装的电池组件类似建材中的夹胶玻璃，结构强度强、使得太阳光有一定的透过量。建筑根据采光的需要，排布电池片，能够获得较好的效果进行透光。利用常规的玻璃幕墙的电池组件制作外墙的立面或者斜面，通过自然光，彰显与自然的和谐。
在建筑的走道上面安装新的双面的玻璃透光电池组件。这种组件除了有电池片之间的透光功能外，电池本身也有透光效果，这种组件的特点在于均匀的柔和光，具有相当的观赏价值。在建筑顶部平台的四周安装太阳电池组件，电池的正面以及背面都能够发电受光。在大楼南部的中间的斜面处利用大功率的电池双面玻璃封装的电池组件，这种类型的组件一般用的是多晶硅的电池片，单片的功率能够达到六点三瓦。功率面积大，同等面积上电能更多，透光性以及遮阳性都很好。斜面上的安装，设计结构以及密封技术非常重要。
3.2 太阳电池的连接以及安装
在安装不同部位的太阳电池组件的时候存在着结构安装、墙体的密封性以及电缆线连接之类的问题。不同的安装部位需要使用不同类型啊光伏电池的组件结构。比如在建筑物的斜面上，需要采用半阴框的方法顺着屋面的方向设置框架，这既可以在金属框的型材内连接电缆，又能够保证排水的顺畅；建筑立面上运用横向以及竖向装置框架的方法，用以保证电池组件中电缆线的布置。
在墙体的封闭性的问题上，需要完全按照玻璃幕墙中的工艺制作处理。接缝处用硅胶密封。为保持建筑物的美观，电缆线的架设中需要根据各种建筑，利用不同的方法。有些组件的连接是利用玻璃幕墙中的金属框内腔，有些以预埋的电缆管，以外包装饰板保持建筑整体效果。
4 结束语
纵观上述太阳能光伏式发电工程的效果，采用并网的太阳能发电技术，对于太阳能并网中推广发电技术有效、可行，经济上也比较适用。为适应高容量，规模大的光伏发电并入电网可以保证电网的安全以及稳定，调整光伏的输出功率是目前亟待解决的问题。输出功率的调节能够从储能技术以及并网逆变器方面解决，能够促进人类社会的环保以及可持续发展的事业。
参考文献：
[1]曹婷，桂凌宏.分布式光伏发电并网技术的应用及其展望[J].电子制作，2014（11）.
[2]郑伟军，吴国庆.分布式光伏发电并网接入电力配网通信技术探讨[J].电器与能效管理技术，2015（1）.
论文作者:聂源君
论文发表刊物:《电力设备》2017年第34期
论文发表时间:2018/5/10
标签：光伏论文; 系统论文; 电网论文; 组件论文; 太阳能论文; 电池论文; 负载论文; 《电力设备》2017年第34期论文;