对太阳能光伏并网发电系统的分析

摘 要：随着能源枯竭、环境污染等社会性问题的不断恶化，人们对于太阳能、风能、生物能等可再生清洁能源的重视程度变得越来越高，而光伏并网发电系统作为太阳能发电中的一种形式，也因此得到了更为广泛的应用。为此，本文对太阳能光伏并网发电系统的定义与原理进行了介绍，并从光伏并网发电系统的分类、结构、优势等方面展开了分析，希望能够对光伏并网发电系统的发展起到一定帮助。

关键词：太阳能；光伏并网发电系统；清洁能源

引言：

在节能环保与可持续发展理念的引导下，现代社会的可再生清洁能源种类与应用技术虽然比较多，但相比于其他的可再生清洁能源应用技术，光伏发电在清洁性、可再生性、分布范围、适用区域、建设难度等方面都具有着非常显著的优势，因此，对于太阳能光伏并网发电系统的研究是非常具有现实意义的。

一、太阳能光伏并网发电系统概述

太阳能光伏并网发电系统实际上也就是利用太阳能进行发电，同时利用并网逆变器等相关设备对太阳能组件所产生的直流电进行转换，使其成为符合市电电网要求、能够供用户直接使用的交流电，并最终接入到公共电网之中的一种发电系统。一般来说，太阳能发电可以分为光伏发电与光热发电两种，而太阳能光伏并网发电系统则正是光伏发电中的一种，这种发电系统是通过逆变器与电网建立连接，因此可以将电网作为储能单元，而无需通过蓄电池来存储电能，与同于太阳能光伏发电的独立光伏发电系统相比具有着较大的优势[1]。同时，由于发电系统所产生的电能够直接是输送到电网之中，因此并网光伏发电系统既可以应用集中式的大型发电站，作为国家级发电站进行统一的电力调度，同时也可以作为分散式的小型发电系统应用于公共建筑、住宅小区等领域，这使得光伏并网发电系统的应用范围非常之广，推广起来也是比较容易的。

另外从原理的角度来看，光伏并网发电系统主要是利用了光生伏打效应，从而将太阳辐射能量转化为了电能，在发电系统正常运行的状态下，太阳光会直接照射在太阳能电池中的半导体材料上，同时由于半导体材料具有着电子特性，因而其内部会在太阳光的照射下形成内建静电场，最终在外电路中产生电压和电流，完成光能向电能的转化，而转化后的电能则会通过逆变器输送到电网之中。

二、太阳能光伏并网发电系统的分类

从目前来看，太阳能光伏并网发电系统的类别是比较多的，从系统功能的角度来看，我们可以将光伏并网发电系统分为可调度式发电系统与不可调度式发电系统两种，二者的区别在于可调度式发电系统具有蓄电池组，能够将发电系统产生的电能存储到蓄电池当中存储起来，并根据实际需求来决定并入电网或是在闭路系统中单独使用，同时也可以自定义并网功率与系统运行时间，而不可调度式发电系统则只能够直接接入到电网中或是单独使用。另外，不可调度式发电系统还可以具体分为有逆流发电系统、无逆流发电系统、切换型发电系统几种，其中有逆流发电系统是指能够实现电网供电与向电网供电的发电系统，这种发电系统能够通过对电能是否充足的判断来选择由发电系统向电网供电还是由电网向负载供电，从而保证电力供应的稳定性，并避免电能的浪费。无逆流发电系统不会向电网供电，其产生的电能仅供应内部负载的电力需求，但在电能不足的情况下，仍然可以由电网代替发电系统向负载供电[2]。而与有逆流发电系统、无逆流发电系统相比，切换式发电系统则显得更为灵活，这种发电系统存在电网供电与发电系统单独供电两种，由于太阳能发电会受到天气因素以及故障因素的影响，因此当光伏并网发电系统的发电量较低时，系统会直接切换到电网供电状态，而当电网出现停电、限电等情况时，则会切回到独立运行状态，由光伏并网发电系统单独供电。这些不同类型的光伏并网发电系统有着不同的优势，但也存在着一定的局限性，因此旺旺会应用于不同领域，例如可调度光伏并网发电系统拥有储能装置，因此主要用于应急负载的供电系统，而無逆流供电系统则多用于厂房、办公大楼、图书馆等独立建筑的空调系统[3]。

三、太阳能光伏并网发电系统的构成

（一）光伏组件

太阳能光伏并网发电系统的组成部分有很多，而光伏组件正是其中最为重要的部分之一，由于太阳能电池的电压较低，因而光伏组件，通常会由多个太阳能电池共同构成，并通过导线将不同的电池连接起来。目前的太阳能电池主要有单晶硅电池、多晶硅电池、非晶体电池以及化合物薄膜几种，不同类型电池的材料、性能特点、生产方法以及成本都有着很大的差异，例如单晶硅电池的体积较小、稳定性更好，但成本却比较高，而非晶体电池虽然成本低、生产方法简单，但在性能上比较差。

（二）汇线盒与汇流箱

汇线盒主要用于对光伏组件串的汇集，能够对光伏组件的输出电压进行准确控制，从而保证逆变器的工作效率，同时对于光伏组组件的串联也是比较重要的。而汇流箱则是与汇流箱相连接，主要是用于光伏组件的保护以及对直流量的监控，对于发电系统安全性与可靠性有着直接的影响，具体包括断流器、熔断器、二极管等等。

（三）逆变器

逆变器作为光伏并网发电系统与电网间的连接以及直流电向交流电的转换装置，其在太阳能光伏并网发电系统中的作用是非常关键的。目前的逆变器主要分为正弦波逆变器与方波逆变器两种，其中正弦波逆变器的失真度较低，因此适用于大型的集中式光伏并网发电系统，而方波逆变器的失真度相对较高，主要应用于分散式的小型光伏并网发电系统。而从实际应用的角度上来看，在太阳能电池价格普遍较高的今天，逆变器必须要尽量提高其效率，从而为系统的整体发电效率提供保障，否则就要想满足负载的电压与电能需求，就必须要增加太阳能电池，从而使应用成本大大提高。同时也要对逆变器孤岛效应加以注意，以免造成用电设备、逆变器的损坏。

结束语：

总而言之，在太阳能发电得到广泛应用的今天，光伏并网发电系统的作用已经得到了进一步的提升，无论是分散式发电系统还是集中式发电站，都已经体现出了很大的价值。而在未来，我们还需要对光伏并网发电系统的结构、原理、优势等进行更加深入的认识，并在此基础上对光伏并网发电系统进行进一步的优化。

参考文献

[1]贵佳豪，王贵鑫.太阳能光伏并网发电系统应用研究[J].科学技术创新，2018（01）：185-187.

[2]周迎春，胡志军，肖慧慧.太阳能发电并网系统关键技术[J].电子世界，2017（09）：150.

[3]孟陈.太阳能光伏并网发电系统的应用实践[J].安徽建筑，2016，23（05）：255-256.

作者简介

张敏（1982年 女），籍贯：山东德州，职称和学历：助理工程师，大学本科学历，研究方向或专业：太阳能光伏发电系统，单位（学校）名称：力诺电力集团股份有限公司。

（作者单位：力诺电力集团股份有限公司）