电气工程新技术专题-太阳能光伏发电并网技术研究

太阳能光伏发电并网技术研究

0 引言

随着以新能源及可再生能源为代表的微型能源发电技术、分布式发电技术以及储能技术的飞速发展，新能源并网发电正在逐渐成为研究的热点。而太阳能光伏发电作为新能源并网发电的重要组成部分，对分布式发电技术的深入研究和发展有着重要作用。本篇论文主要从系统和存在问题两个方面对太阳能光伏发电并网系统进行研究总结，论文首先介绍了光伏发电的研究现状和基本组成和基本技术，接着联系实际对光伏发电并网大电网面临的问题进行了总结并提出了对策，从而引导其有序发展，充分发挥可再生能源的优势，实现大电网与光伏发电等分布式可再生能源发电的协调发展。

1 光伏并网发电系统简介

分布式发电也称分散式发电或分布式供能，一般指以新能源和可再生能源为主的小型的发电装置就近布置在负荷附近的发电方式。 新能源想要向电力用户提供优质的供电服务，主要依靠分布式发电技术和储能技术相结合。新能源和可再生能源包括水能、风能、太阳能、生物质能、地热能和海洋能等，国内外在新能源利用和开发方面，将风力发电、太阳能光伏发电和燃料电池技术作为当前电气工程重要的研究领域和发展方向。

光伏并网发电是太阳能利用的一种形式， 它可将光伏电池组件转换的直流电经逆变器逆变后向电网输送能量，可在一定程度上能缓解能源紧张的问题。 目前， 我国的光伏产业还处于起步阶段，还有很多问题需要解决。 我国政府也高度重视光伏并网发电， 并逐步推广 “屋顶计划”。 太阳能光伏并网发电正在由补充能源向替代能源方向迈进。

2 太阳能光伏发电的研究现状和发展前景

2.1 国内外研究的现状

太阳能光伏发电产业是20世纪80年代以来世界上增长最快的高新技术产业之一。目前国际上对太阳能资源己经十分重视。20世纪70年代以来，鉴于常规能源供给的有限性和环保压力，世界上许多国家掀起了开发利用太阳能和可再生能源的热潮。利用太阳能发电的光伏发电技术被用于许多需要电源的场合，上至航天器，下至儿童玩具，光伏电源无处不在。西方一些发达国家纷纷出台有关政策和法规来扶持光伏并网产业。1990年德国率先提出并实施“一千屋顶计划”，在居民住宅屋顶上安装太阳能并网发电系统。现在德国的太阳能发电市场己从探索阶段发展成为繁荣的专业市场。日本从20世纪70年代开始连续制订和实施了几个太阳能发电发展5年计划，到1996年底己安装2700套

并网户用太阳能发电系统，每套容量平均为3MW。按美国国家可再生能源实验室的估计，到2015年太阳能发电电价将可与常见能源电价相当。多数人认为到下世纪中叶，太阳能发电量将占世界总发电量的15一20%，必将超过核电成为人类的基本能源之一。

世界光伏产业发展迅速，最近10年太阳电池组件生产的年平均增长率达到33%，最近5年的年平均增长率达到43%。我国从1958年起就进行光伏器件研究，70年代初成功地制造出空间光伏电源。70年代中期后，中国自制的光伏航标灯、太阳灯塔、气象及通讯用光伏电源开始使用，光伏应用逐渐扩大到地面并形成了中国的光伏产业。80年代，先后引进了美国的单晶硅太阳电池和非晶硅太阳电池生产设备，是中国的光伏工业开始起步。目前我国大约有40多个研究机构和大学参与光伏技术研究与开发活动。研究领域涉及太阳电池、光伏材料、光伏系统和部件等。

2.2 太阳能光伏发电的前景

目前，国际上光伏发电已进入加速发展阶段，近两年太阳电池组件的年增长率高达30%左右。另外发达国家先后宣布的太阳能屋顶计划强有力地支持了光伏产业的发展，预计今后10年内太阳电池将以平均20%的年增长率增长。估计我国的光伏产业也将以此速度增长。单晶硅、多晶硅及非晶硅太阳电池将在今后20年内各占相当市场，光伏电池会扩大到一定的产量。多晶硅薄膜及染料光敏化电池目前预测其产量还为时过早。以现有的基础来看，单晶硅、多晶硅及非晶硅太阳电池仍是我国目前产业化发展的主要产品。在未来几年，我国也将开始发展并网式屋顶光伏系统，但预计其系统功率将远不如发达国家，市场份额将不超过5%，但在2020年后并网系统将会得到防范发展。

3 光伏发电系统及并网特点

3.1 光伏发电系统

在光生伏打效应的作用下，太阳能电池的两端产生电动势，将光能转换成电能。通常光伏系统由太阳能电池方阵、蓄电池、控制器、直流配电柜、逆变器和交流配电柜等设备组成，见图1。其中太阳能电池方阵和逆变器是光伏系统的基本要素。通过太阳能电池组件的串并联形成太阳能电池方阵，使得方阵电压达到系统输入电压的要求。太阳能通过光伏组件转化为直流电力，通过直流监测配电箱汇集至逆变器（有蓄电池组时，还经充放电控制器同时向蓄电池组充电），将直流电能转化为交流电力。

图1

1）充放电控制器

充放电控制器是能自动防止蓄电池组过充电和过放电并具有简单测量功能的电子设备。由于蓄电池组被过充电或过放电后将严重影响其性能和寿命，充放电控制器在光伏系统中一般是必不可少的。充放电控制器，按照开关器件在电路中的位 …… 此处隐藏：5224字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……