光伏發電并網系統工程設計探討

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摘要：如今太陽能光伏發電技術的應用成了公認的綠色電網技術，對節約電網投資、減少能耗、提升供電穩定性和靈活性有重要意義，是新時期電力工業的主要發展趨勢。為了促進我國光伏發電技術的提升，光伏發電并網系統工程設計尤為關鍵。

關鍵詞：太陽能；光伏發電并網系統；設計

1光伏并網發電系統簡介

太陽能電池組件形成的電流經過光伏并網發電系統的轉化，并利用并網逆變器產生高質量電流，同時連接到公共電網為人們的日常生產生活提供電壓保障。相對傳統配電方式而言，光伏并網系統的優勢在于采用了新型能源，通過太陽能電池矩陣轉化太陽輻射從而實現發電，其系統原理是為光生伏特效益。

2光伏并網發電系統的關鍵技術

2.1并網逆變器控制技術。在光伏發電并網系統工程中，并網逆變器是實現其與電網系統相連的關鍵設備。并網逆變器控制裝置主要利用PID控制方法，即采取電流控制，從而確保光伏并網系統電流與電力系統保持一致，達到了統一控制的目的。PID控制技術保證了光伏并網發電過程的動態化運行，為內部電流的持續傳送提供了保障。除此之外，PID控制技術還使系統電壓能維持穩定性，促進形成光伏并網發電系統產生最佳功率。2.2最大功率點跟蹤技術。最大功率點跟蹤技術是光伏并網發電系統的一項調節性技術，會對發電運行產生直接影響。這一技術根據其環境特點，結合當時氣候條件進行并網調節。依據具體狀況繪制過程圖，從而參考這些數據信息對光伏并網發電系統的功率現狀進行追蹤。2.3并網技術。并網技術主要考慮電網運行需求，采用10KV高壓并網或380V低壓并網，依據接入點距離進行并網點個數和分布的確定；結合發電項目的投資收益率確定選用固定角度或自動跟蹤旋轉角度的功率追蹤器支架；通過對用電分布時間段、電費峰平谷價格的分析，確定蓄電池組的應用。

3太陽能光伏發電并網系統工程設計中的關鍵點

3.1設計設備配置。光伏發電并網系統涉及到的主要設備包括光伏陣列、控制器、并網逆變器，除此之外，還應設計防雷接地。首先，太陽能具有低密度性，所以設計太陽能光伏發電并網系統時需要設置大型的太陽能電池陣列從而實現對太陽能資源的收集。光伏陣列設計過程中，當串聯時應對每個組件進行旁路二極管的并接，并聯時應在線路中將阻塞二極管進行串接。在接入過程中，要保證電池組件的性能質量，同時堅持接線最短的原則實施組件互聯。其次，在選擇控制器時，并網系統要求、功率、方陣路數、電壓、蓄電池組數量等都是要進行考慮的重點要素，一般而言，單路脈寬調節控制器應用在家用光伏發電中；多路控制器應用在功率要求較高的太陽能光伏電站中；由于通信以及工業行業的光伏發電系統需要具備較強的通信功能，因此需選擇智能控制器。再次，當前交流負載是我國使用的主要負載形式，由于光伏電源供應直流電力，因此融入市場存在一定困難，這就需要光伏產生的電力進行轉換從而提供給并網系統。而并網逆變器就是進行交流電轉換的關鍵裝備，在設備配置設計中占有重要地位。3.2設計光伏組件。光伏組件設計環節，應當重點考慮太陽能電池組件的總功率，從而準確選擇電池組件的串聯數量（N≤Vdcmax/Voc×（1+（t-25）×Kv）），具體計算公式如下：INT（Vdcmin/Vmp）≤N≤INT（Vdcmax/Voc）式中：Vdcmax——逆變器輸入直流側最大電壓（V）；Vdcmin——逆變器輸入直流側最小電壓（V）；Voc——電池組件的開路電壓（V）；Vmp——電池組件的最佳工作電壓（V）；N——電池組件串聯數（N取整）。3.3設計接線箱。接線箱通常在光伏發電系統中光伏陣列的輸出部分，處于輸入端主要是連接各組件的子方陣，輸出端是對控制器進行連接。接線箱設計的主要目的是實現防反沖和防雷擊。3.4設計光伏子陣。光伏發電系統實現功率最大化是重要目標，由于太陽電池陣列浩大，為了提高場地利用效率，大多情況下會采取前后排布的形式，但是一些情況下，因為光伏電站附近高建筑物的遮擋，會制約太陽光的照射效率。因此，應通過嚴密計算前后方陣的最小距離來避免電池板或某些位置遮擋而造成能源損失，從而提高太陽能的有效利用。隨著地理位置間的變換，太陽高度以及方位也會發生變化，但不具備確定值。一般來講，為了便于參考，計算過程中通常以冬至當地平太陽時當天9:00~15:00太陽電池方陣無遮攔為原則，這樣一來，再結合光伏發電并網系統工程建設項目的緯度位置，以及冬至日的太陽赤緯角和9:00~15:00時的時角，就能獲取遮擋物經過太陽光照射形成的投影長度L，繼而進行電池方陣間距D的準確計算。3.5設計儲能子系統。對于儲能子系統的設計，關鍵在于設計蓄電池與功率調節器。例如蓄電池設計，首先要保證蓄電池質量合格，具備質檢部門出具的相關報告，同時保證蓄電池的運行環境處于5~30攝氏度中，與此同時嚴格觀測蓄電池的外形狀況，避免出現變形、裂縫、漏液等問題。接著針對蓄電池總容量進行詳細計算，具體公式如下：C=1×[K1I1+K2（I2-I1）KN（IN-IN-1）]/L式中：C——250C的額定放電率換算容量（AH）、UXL電池是10HR容量。L——對因維護系數、使用年數、使用條件的變化而引起的容量變化而使用的修正值。一般L值采用0.8。K——由放電時間T、電池的最低使用溫度、允許的最低電壓而決定的容量換算時間。I——放電電流。

4結語

綜上所述，積極促進太陽能產業發展，不但可以對能源結構調整起到積極作用，還能滿足社會的生態環保需求。因此，加強太陽能光伏發電并網系統工程設計工作意義重大。由于光伏并網發電系統具有特殊性，會對電網資源供應產生影響，相關設計工作者務必全面了解光伏并網發電系統技術，深入分析各種現象并提出要點措施，為太陽能光伏發電系統的高效利用提供基礎保障，從而提高發現效率和整體質量，推動我國電力事業發展并促進我國經濟進步。

參考文獻：

[1]劉小平.光伏并網發電系統對電網的影響分析[J].通信電源技術,2018,35(03):59-60+62.

[2]秦曉霞.光伏發電并網關鍵技術及對策研究[J].通信電源技術,2018,35(03):74-75.

作者:謝娜 聶滿倉 王麗 單位:1.許繼集團有限公司 2.許昌許繼風電科技有限公司