太阳能光伏发电并网技术的应用探讨

太阳能光伏发电并网技术的应用探讨

广州开发区粤电新能源有限公司

摘要:伴随着经济的发展和进步,我国发电事业获得非常快速的提升,根据我国相关单位对于光伏发电技术制定的标准和规定来看,对光伏发电设备进行安装,能够实现将电力的上传,将当地以及用户之间的上网的费用进行结算和连接,根据当时的燃煤电价,通过光伏发电设备进行电力的应用还能够享受国家对此项目的一些政策补贴,现在很多家庭以及企业中都安装上了独立光伏发电系统,这项技术能够满足人们对于公共电网的要求,下面文章将会对技术内容进行简要分析,以供参考。

关键词:光伏发电;并网技术;对策分析

引言:我国作为发展中国家,工业化进程不断加快,对能源的需求也在增加,这就导致了能源短缺问题,这一问题不仅是我国面临的问题,也是全世界都面临的重大问题。而光伏发电并网技术已日趋成熟,与常规电网相联,输送至用户侧,推动国家经济的迅速发展。光伏发电并网技术已经成为今后的发展方向及研究重点,不仅能够缓解能源与环境的问题,还能满足社会能源消耗需求。本文着重阐述了光伏发电并网系统的优势、发展现状,最后对光伏发电并网在未来的运用做出展望。

1、太阳能光伏发电并网技术概述

太阳能光伏发电技术,是直接将太阳能转换为电能物理过程,没有中间过程,降低了环境污染,而且结合气象预测,可以提前预测出太阳能电站发电功率。并网技术的未来发展,首先要注重太阳能的利用效率,积极满足用户的各类用电需求,科学的扩大太阳能光伏发电并网的规模,促使光伏发电并网技术,能够高效的利用太阳能,提高电能并网的效率;其次在并网发展中,保护好电网电能质量的环境,把控好谐波干扰,同时预防动态干扰,有效监测谐波和干扰,注重并网系统的清洁度,维护并网系统在电网中的可靠性,促进并网技术的优质化发展。

2、光伏发电并网系统的优势

(一)可再生能源,对环境污染小。光伏发电技术不会耗用不可再生的能源,而是通过太阳能这一可再生能源进行发电,不会产对环境有害的气体,缓解了能源与环境问题,推动社会的可持续发展。

(二)发电成本低,减少投资。所发的电能为了能够节省蓄电池,将电能作为储能装置,而随着太阳能电站造价的不断降低,关键设备使用年限的延长,度电成本不断下降,在国内部分日照条件较好的地区可实现平价上网了。与独立的太阳能光伏系统相比,光伏发电并网系统不仅降低了发电成本,还减少了蓄电池的二次污染。

(三)市场发展状况好。并网发电技术在光伏市场中已经逐渐占据主导地位,从开始偏远地区的特殊用电逐渐从向城市的生活用电过渡。太阳能光伏并网发电在全球应用广泛,并且还在持续增长,其成为发达国家在光伏应用领域中竞争发展的重要一步,是世界太阳能光伏发电的主要发展趋势,发展前景十分可观。

(四)发挥好调峰效用。太阳能发电功率输出与工商业用电功率曲线吻合性较好,可作为自然调峰发电的一个有力补充。

3、太阳能光伏发电并网技术的应用组成

3.1子系统

太阳能光伏发电并网系统,可以划分成多个子系统,包括光伏模块、直流配电、逆变并网等。逆变并网以及对应的光伏直流系统是比较重要重要的子系统,其可把光伏直流电逆变器成三相交流电,然后经过一级或者多级升压后,并入电网中。

3.2主设备

太阳能光伏发电并网的主设备,是实现系统运行的关键。本文以并网逆变器为例,分析主设备在太阳能光伏发电并网技术中的运用。并网逆变器,其为系统的核心,并网逆变器选择时,不能仅仅选择合适容量的设备,要结合太阳能光伏发电并网系统的实际情况,保障并网与并网逆变器的匹配性,才能提高并网逆变器的工作效率。在并网逆变器工作时,不仅要进行直流配电监测,还需要对交流侧和电网进行监测,用于维护并网逆变器的安全度。太阳能光伏电池组件直接连接或者经过汇流箱连接至并网逆变器,而可以通过通断逆变器以及防孤岛控制,将对应子系统连接或者脱离电网,可以以独立的形式存在,进一步维护光伏发电并网系统的可靠性。

3.3升压系统

光伏发电并网技术,通过逆变器把光伏直流电转化为交流电,经过升压系统升压后,并入到电网。升压系统是光伏发电并网的重要组成,其在应用的过程中,要配置升压变压器,按照光伏发电并网系统的实际安装容量和系统设计,选择可用的升压变压器。在光伏发电并网电路结构中,升压变电站,分为两层结构,上层是逆变,监控逆变器的安全运行,下层是配电室,为升压系统提供电能支持,升压变电站中,科学的配置高、低压进线柜,引入计算机监控系统,实时监督升压变电站的工作情况,升压变电站的监控,与逆变室监测同步,维护太阳能光伏发电并网技术的工作效率。

3.4保护措施

太阳能光伏发电并网技术运行过程中,受到高温因素的影响,存在着跳闸的风险,尤其是高、低压开关柜,遇到过电流、过电压时,就会出现调整,由此,在太阳能光伏并网发电系统内,安装自动化的保护装置,监控并网系统的具体情况,预防组件破坏。例如:并网逆变器的自动保护方面,并网系统中,有负载、孤岛等问题时,并网逆变器会在保护装置的作用下,实现自动脱离,保护了光伏发电并网系统的安全性。

3.5防雷系统

防雷系统的应用,专门解决太阳能光伏发电并网技术中的雷击问题。并网系统遇到雷击时,破坏面积很大,必须全面落实防雷系统,规范防雷接地,以免并网系统遭遇雷击破坏。例如:变电站等构筑物的屋顶,安装避雷装置,常见的避雷装置有避雷带,采用环形安装的方式,独立设计引下线,促使并网系统中的电气设备,合理接地,而且电气设备要实行外壳接地,特别是变压器,积极提升并网系统防雷的水平,全方位的保护光伏发电并网技术,提高太阳能的应用效率。

4、光伏发电并网技术的应用

4.1应用特点

空间上的节约。太阳能光伏发电主要建设在建筑物屋顶和地面,而利用地面建设光伏电站,可以综合利用土地,上层架设光伏组件,组件下面的地面可以种植或作为其它用途,在一定程度上降低了空间成本,相比其他大型发电厂而言,太阳能光伏发电并网过程中大大缩小了工作人员和设备投入。时限上,太阳能发电具有明显的时间特征。太阳能光伏并网发电系统一般在白天收集太阳能转换为电能,特别是太阳辐射强度较大的中午。在夜晚或阴天阳光较弱的情况下,太阳辐照度较低,发电量较少,甚至可能不发电。随着科学技术的转变,特别是储能技术的普及和智能电网的应用,太阳能发电电力的稳定供应也将成为可能。结构上,太阳能光伏发电是利用半导体光生伏特效应将太阳能转直接化为电能的技术,这种发电技术的具体效果受到太阳能电池板材料类型和布置的影响,因此,在太阳能光伏并网技术的应用和展望过程中,不断寻求发电性能较好的材料与技术和太阳能电池板布置的组合,可以大大提高太阳能光伏供电能力。太阳能光伏并网技术将是未来能源技术的发展方向。

4.2太阳能光伏发电技术的应用和关注

谐波问题。对于太阳能光伏发电的并网应用,当并网逆变器将太阳能转化为电能时会产生大量的谐波。谐波是包含在基频功率整数倍频率的电流,电力系统谐波干扰会影响电源稳定性和供电安全性。随着逆变设备技术的成熟,太阳能光伏发电并网系统所产生的电压畸变率是符合相关标准的,但是当光伏电源数量不断增多,且部分电站投资商可能采用成本低廉的不合格产品,使其畸变率增加,影响了供电安全。因此在应用太阳能光伏发电并网技术时需要注意谐波的检测,通过加强检测排查,降低或缩小谐波的产生,稳定输电供电。

保护系统。太阳能光伏发电系统需要注意保护系统的布置和设置。太阳能光伏发电并网系统主要由太阳能电池板组件,并网逆变器、升压部分和电气二次部分组成。在实际应用中,由于能量的变化和电压的变化,电力系统可能会受到不利的影响,因此,太阳能光伏发电保护系统是非常关键的。电力保护系统包括升压变压器在高温环境下运行时的跳闸保护,以及专门针对电压过高或频率不稳情况下的电容器开关柜保护等。当太阳能光伏发电并网系统发生过负载、极性反接或者孤岛效应时,保护系统能够第一时间对其进行保护,从而保证供电系统的安全,降低供电系统的损失。

防雷设置。在所有的自然条件中,雷电是对各种发电供电设备影响最大的自然干扰项。尤其对于太阳能光伏发电并网技术而言,雷电很可能对供电系统造成严重损毁,由此形成较为严重的供电故障。在太阳能光伏发电并网应用中,需要提前进行防雷系统的设计,降低雷击对发电系统的影响和破坏。

4.3太阳能光伏发电并网技术应用的未来展望

太阳能光伏发电并网技术是目前正在进行研究和大量应用的一种新型能源利用技术,就目前而言推广还有较大的空间,但受到地域和环境限制,在某些区域应用效果良好,部分日照资源非常丰富的区域甚至可以做到平价上网,但该类区域投资过热,大部分有限电的风险。目前对于太阳能光伏发电并网技术的应用重点在于提供充足稳定的太阳能量,以及提高太阳能电池板的能量转化率。随着人工太阳能以及新型材料的不断研发,太阳能光伏发电并网技术的前景良好。通过对太阳能光伏发电并网系统相关设备的研究及改进,进一步优化并推广该技术的应用,从而提高能源利用率,为生产生活提供更为清洁、高效、稳定的能源供给,具有十分重要的现实意义。

5、太阳能光伏发电并网应用注意事项

5.1谐波

太阳能光伏发电并网技术,提供可以接入到电网中的电能,并网与电网的电流,频率和相位相同,同属于正弦波电流,并网和电网的相互作用过程中,会在并网系统中引起谐波,形成谐波污染。我国电网中,对电网谐波有明确的规定,在太阳能光伏发电并网技术应用中,一定要注意谐波问题,通过对规定分析,评估光伏发电并网中的谐波危害,当太阳能光伏发电系统接入到电网系统之前,应该合理的检测谐波电流,促使电流达到规范的标准,使用质量可靠的逆变设备的同时,对于大型地面电站和较大规模的分布式光伏项目,实时监控电能质量也很有必要。

5.2电压波动

电压波动,对太阳能光伏发电并网技术的影响很大,并网系统的输出功率,受到太阳光强度的影响,强度高,并网系统输出的功率就会大,夜间基本没有功率,这就造成了光伏发电高峰期和低谷期电流差异极大,设备和电路压降差异较大。由此,太阳能光伏发电并网技术应用时,注意外界的影响因素,不仅仅是太阳光的强度,还包括季节、气候等,需要考虑合理的设备选型和电路电缆选型,完善并网技术运行的环境。

6、结语

太阳能光伏发电并网技术是一种将太阳能转化为电能的新型技术,具有良好的应用效果,并且发展前途良好。虽然太阳能光伏发电并网技术会受到自然因素和技术因素的限制,但随着将太阳能光伏并网发电系统的不断推广,并对其进行进一步研究和改进,能够有效的改善其供电能力,更好地为人们的生产和生活提供稳定的能源供应。

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