(河北农业大学 河北保定 071000)
摘要：随着我国节能减排倡导的提议，对于绿色能源的需求越来越大，光伏发电作为一种清洁能源，在我国电力领域所占比重越来越大。但是由于光伏发电系统技术存在一些缺陷，因此阻碍着光伏发电产业的发展，比如光电转换效率低下、光伏发电受天气影响大，导致电网负荷存在很大的不稳定性。本文从目前我国光伏发电的原理以及并网形式出发，重点分析了光伏电站并网发电系统的设计，以及借助电气自动化技术如何提高太阳能发电系统的发电效率和稳定性，改善其目前存在的不足之处。
关键字：电气自动化；集中式并网；光伏电站；应用及发展
一、引言
地球不可再生能源如煤炭、石油在人类社会的发展进程中扮演着不可或缺的角色，但是由于人类的过度使用，这些能源目前面临着枯竭的危机，而且尽管其为人类做出了巨大贡献，但是不可否认的是这些不可再生资源的使用给地球环境带来了极大的负担。在这种情况下，全世界都在提倡使用清洁能源以及可再生资源来代替不可再生资源，在这些“绿色能源”中，光伏发电就是新兴的一种清洁能源，根据国际上可靠的调查数据显示，太阳辐射给地球提供的能量大约在18万亿千瓦，这一数据接近全球一年能源消耗的4万倍，因此太阳能作为一种取之不尽、用之不竭的再生资源进入到人类的视野，光伏发电就是目前对太阳能利用的最有效的方式。
二、太阳能光伏发电现状
由于太阳能光伏发电越来越受到政府和企业家的重视，在我国太阳能资源丰富的地区，如新疆、甘肃等地光伏发电行业发展迅速，尤其是在国家出台一系列帮扶政策后，发展速度更是快人一步。
中国光伏发电行业起步于上世纪七十年代，成型于九十年代，当时光伏发电最主要的用途就是通信以及工业用电方面，进入到新世纪后，光伏发电受到政府的重视，开始重点研究与发展，大规模的并网也已经开始布局，尤其是在“光明工程”以及“送电到乡工程”政策的催化下，仅由甘肃、青海、宁夏三省提供的光伏发电量就已经达到了10GWp左右，可谓发展迅速。但是，由于太阳能光伏发电受到天气等因素的限制，其发电效率较低，同时与传统火力发电等相比，其稳定性差，夜间无法工作，这对电网的影响较大，因此如何突破这些限制，成了光伏发电发展的首要问题。
三、光伏发电的原理以及并网形式和特点
1、光伏发电原理
光伏发电利用的其实就是光生伏特效应，通过太阳能电池板将太阳辐射转换为电能。整个光伏发电系统包括太阳能电池板、控制器以及逆变器三大部分，这些器件在组成元素上都是由电子元器件构成，并没有任何机械部件，因此光伏发电设备精炼度极高，同时寿命也长，安装过程简单方便。
2、光伏发电的并网形式和特点
我国光伏发电并网形式一般有两种：集中式并网以及分散式并网。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆集中式并网一般用于离用户（负荷）距离较远的大型光伏电站，它的特点是由光伏电站所产生的电能直接并入大电网，由大电网统一相用户（负荷）调配，他与大电网之间的电力交换方式是单向交换；分散式并网学术上称作分布式光伏发电并网，它与集中式并网不同，一般是将光伏电厂产生的电能直接分配给用户（负荷），如果发电还有结余或者电力不够负载使用，则通过大电网来调配以达到平衡状态，这种并网方式一般用于城区光伏发电系统以及小规模的光伏发电系统，尤其适用于建筑结合的光伏系统。与分散式并网相比，集中式并网光伏发电对于光照资源以及大电网的要求要严格得多。
四、基于电气自动化的光伏并网发电系统的设计和运行控制技术
1、光伏并网发电系统的设计
电子自动化在光伏发电系统中的合理应用，能够很好的提高光伏发电效率以及降低运行成本。目前在并网的光伏电站中主要采用的电气自动化系统有：逆变器的电气自动化系统，在这个系统中，借助自动化系统来控制逆变器的自动检测、并网以及自动启停；综合自动化后台，在光伏发电系统中安装通信通道，通过通信通道将汇流箱、逆变器以及变压器等的电气参数统一自动发送给后台，以方便故障的检查以及维修；AGG（功率自动系统），顾名思义就是根据大电网的需求与调度自动调整光伏电站的匹配功率；AVC（电压自动控制系统），通过SVG以及SVC来调整电压，保证线路的电压环境与质量；光功率预测自动系统，就是根据天气预报来进行发电功率以及负荷出力的合理调配，达到自动控制的目的。
2、最大功率点跟踪技术
在光伏并网发电系统的设计中，最重要的部分就是光伏发电单元，它是将光能直接转变为电能的元件，在设计时，根据现场环境合理的摆放电池板，才能够有效收集太阳能。DC/DC就是汇流，将光伏发电的直流电流汇集到一起，然后通过蓄电池的存储，最后经过DC/AC将直流电逆变为交流电，才能并网进入到大电网之中，它是连接电网系统以及光伏发电系统的核心元件，而这两者之间的连接稳定程度直接影响着电网的质量。
在光伏发电系统运行方案以及控制技术中，采用系统总体控制策略，具体采用DSP技术，也就是通过采样调理电路将光伏电池的输出电压以及电流转换成数字信号，再进行数字滤波处理后，作为最大功率点来跟踪输入的变量，也就是MPPT技术；在此基础上求直流母线电压与直流母线参考指令信号之间的差量，经过电压调节器输出这一差值信号，由此来确保直流母线电压水平的稳定。
3、孤岛检测法
孤岛效应是指电网因为故障或者停电维修时，光伏并网发电系统的用户端没有及时检测出停电而未及时切断与市电网络的连接，从而导致光伏并网发电系统向负载供电的自己供电状态。孤岛检测方法分为主动和被动检测方法，其中主动检测方法分为频率漂移检测法（AFD）、滑模频漂检测法（SMS）、周期电流干扰检测法（ACD）、频率突变检测法（FJ）四种；被动检测法包括过/欠压和过/欠频检测法、电压谐波检测法、电压相位突变检测法（PJD）三种方法。
五、结语
太阳能光伏发电是目前最简单有效的可再生资源利用方法，如果在实际操作过程中，能够合理科学的解决目前存在的问题，提高其发电效率，就一定能够帮助人类度过能源危机，同时由于其绿色环保的特点，更应该受到人类的重视。
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论文作者:孙雪
论文发表刊物:《电力设备》2018年第36期
论文发表时间:2019/7/5
标签：光伏论文; 系统论文; 电网论文; 太阳能论文; 并网发电论文; 电压论文; 电站论文; 《电力设备》2018年第36期论文;