光伏发电与并网技术的优势及应用要点分析
刘兴辉
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刘兴辉,. 光伏发电与并网技术的优势及应用要点分析[J]. 发电技术与研究,2022.11. DOI:10.12721/ccn.2022.157186.
摘要:
目前,我国在大力发展新能源产业,光伏发电技术也备受关注。光伏发电技术受到关注的一大主要原因是传统大规模集中发电方式弊端较为明显。如,系统调度控制难度大,运维成本高,且难保证供电的稳定性与可靠性;系统内一个小的故障就有可能引起电网大规模停运等。在此情况下,将微网技术与分布式发电技术应用于电力系统,充分发挥分布式发电的技术优势,实现清洁、环保、高效、安全的供电目标备受关注。
关键词: ​光伏发电;并网技术;优势
DOI:10.12721/ccn.2022.157186
基金资助:

光伏发电就是通过利用光电技术来实现太阳能向电能的转化,以此来提供绿色清洁能源。光伏发电与传统发电方式相比,具有更高的安全性可靠性,并且不会产生污染和大量的噪声,还可以广泛应用于沙漠、戈壁等环境恶劣的地区。为大幅度降低电力损耗,保护电力资源,完善电网系统,光伏发电和并网技术相结合成为我国电网建设的重要措施。

1光伏发电与并网技术的优势

光伏发电是先进、新型的发电技术。传统发电技术主要利用煤炭等传统能源发电,而光伏发电能将清洁可再生能源充分利用起来,让太阳能化为电能。与传统发电技术相比,光伏发电技术优势明显。如,对环境污染小、资源耗费少且供电稳定可靠。

2光伏发电与并网技术的应用要点

2.1水上光伏技术的运用

当前,我国已经在探索水上光伏发电技术的应用,与地面光伏发电技术相比,这一技术拥有多方面优势,值得进行推广。水上光伏技术。以往,我国的光伏电站基本上都建于陆地上,这就对建设地点以及电网可接入性提出了较高的要求。而采用水上光伏技术,在水上建设电站,能够获得广阔的建设空间,并减少对环境的不良影响。根据现有研究,水面的反射率可以达到0.69%,明显超出地面反射率。由于水上的温度较低,这就有利于组件的散热,能够保障其持续工作。当前,采用这一技术主要有以下方式:一是采用桩基固定电站的方式,这与在地面上建设电站类似,但其桩基固定在水下,具有成本较高、建设不易的缺陷。(2)适用于深水的漂浮电站。这种电站在水下没有桩基,组件则安设在水上的浮动模块中。采用这种方式,可以较好地保持浮动光伏组件的稳定性。由于我国各地水域在自然气候条件方面存在较大差异,光伏技术的应用需要协调多方面因素,如考虑浮体的受力、浮体的耐久等。水上光伏电站的优势分析。在优势方面,这一技术的发电效率明显超过地面光伏系统,从现有研究来看,能够高出约1.58%。而且,水上可利用的面积大,温度低,可以较好地实现组件散热的效果。在运行过程中,电池板的温度通常要低于地面温度约3.5%。同时,采用这一技术可以减少水分蒸发现象,对水中藻类生长起到阻碍作用。在运行过程中,电站利用风和水进行冷却,可以实现持续输出发电。由于水面上灰尘较少,可以较好地保持光伏板的清洁状况。水上光伏技术的应用策略。与地面光伏电站比较,采用这一技术能够防止水资源蒸发,建设速度快,成本较低,而且电池板效率在一定程度上得到提升,不需要耗费太多土地资源。但我们也要看到,电站的布局会阻挡阳光照射在水面上,对水域生态环境产生不利影响。因而,为了促进生态治理,我国政府应当鼓励企业大力在薄膜技术、染料敏化太阳能电池等领域进行探索。此外,在海上建设光伏电站亦是一种较好的方式,能够获得充足的空间和丰富的太阳能资源。但我们也要考虑到,在海上建设光伏电站时面临着波速和风速问题,对光伏组件的倾斜角度和方向会产生影响,在建设过程中就需要慎重加以考虑。

2.2光伏发电并网

光伏发电并网就是把太阳能和电能联系在一起,把光伏发电和并网技术联系在一起,给电力系统提供有功功率和无功功率,实现太阳能资源向电能资源的转化。在变压器的作用下,使电能资源和电网电压相一致,保证电压在电力系统中的正常传送。光伏发电需要利用电网供给电能,在并网过程中存在一系列问题,会导致电能稳定性、可靠性受到一定的影响。以下着重从电网质量问题、对配电网的影响、电网的调度问题三个方面来进行分析。

2.3最大功率点跟踪技术

在当前的技术条件下,应用光伏发电并网技术时重点需考虑与解决光伏输出受干扰大的问题。研究发现,加强对最大功率点跟踪技术的优化,可以降低外界因素的干扰,相关参数出现较大波动时,可以确保输出功率达到电网运行要求,保障整体稳定性,使光伏输出中更具快速性。最大功率点跟踪技术的主要算法形式为自寻优法与非自寻优法。在自寻优法算法下,是采用寄生电容、扰动观测、恒定电压及电导增量等方法实现光伏输出稳定;非自寻优法主要是采用曲线拟合的方式实现光伏输出稳定。目前,自寻优法应用更为广泛。由于在各种影响因素中,光照强度对光伏发电的影响较大,因此在应用光伏发电并网技术时,要注重研究光照强度与光伏输出的关系,思考与探寻如何通过改善光照强度来获得更大的光伏输出。而在不同辐照度当中最大功率点对应的输出电压具有较强稳定性,因此可以采取恒定电压法来维护电网的可靠运行,真正实现稳压控制。虽然恒定电压法能够简化电网的控制流程,但却只考虑了辐照度的影响,当环境温度出现较大改变时还是容易产生较大干扰,影响输出精度。因此,扰动观测法在实践中也被得到广泛应用,光伏阵列输出电压会受到电压波动的影响,此时对输出功率变化特点予以分析和评估,以便为寻优工作提供依据,明确电压参考值。但与恒定电压法相比,导纳增量法更有利于提高抗干扰强度,从而保证光伏输出的稳定。可在应用导纳增量法时,必须在电网中配置性能较强的微处理器,来达到光伏输出优化的目的。

2.4孤岛效应

光伏并网系统运行过程中应避免非计划“孤岛效应”带来的危害,主要集中表现为:增加维护检修人员的安全风险;孤岛的电压和频率,幅值的变化对用电设备带来破坏等。因此,规范明确要求光伏发电系统应具备快速监测孤岛且立即断开与电网连接的能力。防孤岛保护动作时间不大于2s,防孤岛保护还应与电网侧线路保护相配合。通常光伏并网逆变器具有防孤岛保护功能,也可结合工程实际情况和需求,加装防孤岛保护装置,确保系统安全可靠。

2.5微网并入

微网是针对光伏等分布式能源发电的一些局限所提出的全新概念。所谓微网,就是指有效组合各类储能设备、就地负荷及分布式电源,使其形成一个能够统一协调控制与管理的小规模电网,从而为包括光伏在内的分布式能源发电技术在配电网中的大规模应用提供保障。微网融合了多项现代先进技术,如可再生能源发电技术、新型电力电子技术、现代控制技术等,具备传统电网所没有的优势。微网并入配电网需要有接口,在当前的技术条件下,支持微网并入供电网的接口有电力电子接口、异步发电机接口、同步发电机接口三类。微网通过这些接口可将光伏及其他分布式能源发的电能并入配电网,实现与配电网的互联。微网并入配电网的优势:首先,主要体现在并入配电网后光伏及其他分布式能源发电技术就有了支撑,并在配电网中正常稳定发挥作用。其次,微网并入与光伏及其他分布式能源发电的应用,会在一定程度上减轻电网削峰填谷压力,增强系统发电能力与发电效益。

结语

光伏并网运行无疑是节能减排的重要举措,然而,减少光伏系统的接入对原配电系统的干扰也不可忽视。应从光伏并网电压等级与规模、系统的短路保护设置、改善电能质量措施、经济成本投资、远期规划以及新设备、新材料的使用等各方面比选后综合考虑。

参考文献

[1]于晓旭.太阳能光伏发电并网技术的应用探究[J].装备维修技术,2020(2):183.

[2]刘劲.影响光伏并网发电谐波水平的主要因素分析[J].电工技术,2009(12):66-67.

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