光伏发电并网及其相关技术发展研究

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传统能源在开发利用中通常会产生一系列问题，太阳能作为一种新型的清洁能源逐渐开始被广泛应用。

太阳能发电系统一般分为独立系统、并网系统、混合系统及其他形式的系统。

一、光伏发电概述
光伏发电就是太阳能发电。

光伏发电是通过将微网并入超高压电网的方式实现互相支撑。

简单来说，光伏发电利用一定的技术手段将太阳能转化为电能。

主要的发电过程是太阳光照射在太阳能电池板上产生光伏效应，接着通过太阳能发电设备进行能量转换，以满足人们对电能的需求。

在我国，光伏发电主要集中在国家电网上。

光伏发电的优势包括投资较小、占地范围小、工程建设快、绿色环保无污染性等。

这些优势非常符合我国目前的可持续发展战略，因此光伏发电技术非常受欢迎。

二、光伏发电国内外发展现状与前景 （一）国内
我国引入光伏设备以及光伏发电技术较晚，但尽管技术研发时间较短，当前我国政府对光伏发电技术给予了很多政策和资金上的支持，对光伏发电企业进行技术扶持，帮助其慢慢成长。

然而，即便是如此，国内的光伏发电产业仍然存在难以解决的问题[1]。

随着我国经济技术的发展，目前我国已经成为世界生产制造大国，光伏制造生产行业也稳居世界发展前列。

然而，由于我国光伏发电技术引入较晚且目前尚未完成技术突破，所以核心零件仍然需要依靠进口，比如晶体芯片和太阳能电池。

国内尚未有企业厂家能够生产出符合标准的优质产品。

与此同时，由于国外光伏发电技术发展时间较长且技术先进，已经取得了较大的发展。

不论是晶体芯片还是太阳能电池，在市场上都占有很大份额。

因此，目前国内光伏发电的现状是企业的生产规模不大、技术水平不高、设备较落后等。

这些问题导致我国光伏发电产业光伏发电并网及其相关技术发展研究
无法得到进一步的发展，尽管国家对光伏发电产业给予了较多政策和资金上的支持，但由于技术的限制，产业迟迟得不到发展。

（二）国外
随着全球气候的持续变暖，地球上的石油资源日益减少。

为了改变国家能源结构，确保经济稳定发展，世界各国正不断寻找能替代传统能源的新型能源。

光伏发电产业目前在全球市场上快速发展。

随着光伏发电技术的进步，光伏并网在该市场的地位也越来越重要。

尤其在西方国家，光伏产业的发展得到大力支持，不断引入先进的光伏设备，技术资金投入也不断增加。

美国在当前世界光伏产业发展中处于领先者地位，部分科技公司目前已经研发出新型的光伏发电技术，在性能上更加优越，并且这项技术目前也是处于世界首位[2]。

日本近年来也开始积极发展光伏产业，由于高度依赖煤炭等传统能源资源，面临严重的化石能源短缺问题，因此迫切需要调整能源结构，采用光伏发电等清洁能源。

为了提高太阳能在国家能源供应中的比重，日本近年来在光伏发电技术方面投入大量资金进行研究。

三、光伏发电最大功率电压跟踪技术的发展现状（一）恒定电压
温度的变化对光伏阵列的输出功率有着显著影响，而辐照度对光伏发电的影响则更为突出。

根据有关数据显示，不同辐照度下最大功率点的输出电压变化不大，即存在一种稳压控制。

目前的技术已经可以实现对其进行控制，但控制精度难以掌握，其中主要原因是温度变化会对输出功率产生影响。

（二）扰动观测
在进行光伏发电时，可以通过持续性地输入微小电压来干扰光伏阵列的电压，以便在端电压变化时检测出功率变化的方向。

这些数值可以作为接下来电压的参考数据。

这种方式操作相对容易，但能够获得的参数较少，
摘要：随着我国经济的不断增长和科学技术水平的提升，人们的生活水平得到显著提高。

在这样的背景下，人们对美好生活的需求越来越强烈，同时环保意识也大幅度提升。

因此，光伏发电受到越来越多人的关注。

本文主要对光伏发电的并网及相关技术发展进行了简单的探讨。

关键词：光伏发电并网；相关技术；发展研究
吴祥康（1980.04-） ，男，汉族，本科，中级经济师，研究方向：工商管理。

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同时也容易受到环境影响。

（三）导纳增量
根据光伏阵列的运动曲线分析判断得出，其中必然存在一个点，也就是唯一的最大功率点。

在这个点处，功率对电压的导数为零，并且当输出电导的变化量与输出电导的负值相等时，可以确定这个点就是最大功率点。

这种导纳增量法的准确度是最高的，而且不受环境影响，但是过程相对来说比较复杂，对相关设备的要求也较高。

尽管如此，这仍然是目前最受欢迎的判断最大功率点的方式。

四、光伏并网对电网的影响及解决方案
（一）孤岛效应
光伏并网的孤岛效应主要是指电站并网线路或者接入点由于发生意外事故导致断开，而逆变单元没有及时检测出电站并网线路或者接入点的断开情况。

这种情况下，逆变单元仍持续工作输入电流，使得断开的发电单元形成一个自给自足的离网孤岛。

光伏并网中的孤岛会对电站维修人员的安全产生影响，也会对整个配电系统的开关保护装置产生影响。

此外，孤岛供电区域的电压和电流不稳定。

当外部电网恢复正常状态时，电压相位不同步会产生浪涌电流，并可能导致光伏保护系统触发，再次导致跳闸问题。

为了解决这些问题，需要适当增加防孤岛保护设备[3]。

目前市场上的逆变器都具备防孤岛保护功能，一旦检测到孤岛情况，能够及时准确地切除并网逆变器。

在一些大型的光伏电站中，更需要配备更多的防孤岛保护装置，以便在意外情况下及时检测问题，并根据故障情况作出反应，使该部分电网脱离并网。

（二）谐波污染
逆变器是光伏发电系统中最基础也是最重要的元件之一。

它能够将直流电直接转换为交流电。

然而，通过这种方式产生的交流电往往会携带大量的谐波。

这些谐波一旦流入电网系统，会引发一系列问题。

首先，谐波会降低电能在传输利用过程中的效率。

其次，谐波会导致电器过热、产生噪声并加速电器老化。

最重要的是，谐波还可能导致设备故障或直接损坏[4]。

逆变器产生的这些谐波会直接导致电网中的谐波水平上升，进而影响电网中的电压相位差。

因此，相关的电力部门应该控制好光伏发电系统中的谐波参数，并且需要定期对逆变器进行维护。

只有这样，才能够在一定程度上减少发生这些问题的可能性，保证光伏发电网络的电流质量。

（三）无功补偿问题
光伏并网逆变器在运行过程中会产生一定的无功消耗，但是对于光伏并网系统而言，即使是并不多的无功消耗，也有可能对其产生影响。

因此，在并网系统中应该配备一定数量的无功补偿装置，以保证电站的功率因数以及高压侧母线数据的合理性。

特别是对于规模较大的光伏并网发电系统，更加需要配备这样的无功补偿装置，以实现电站的无功补偿，进而平衡电站电流。

此外，该方式还能够降低线损，并让逆变器能够更好地运行[5]。

为了更好地检测电站中的无功电流并进行补偿，可以采用基于瞬时无功功率理论的无功电流检测方式，结合谐波检测方式。

两种检测方式相结合得到的数据可以作为补偿电流的有效参考数据，既完成了对电站的无功补偿，又能够抑制谐波，可谓一举两得。

（四）电压闪变
光伏电站受到天气和物体遮挡的影响非常大。

一旦光源发生变化，例如由于天气或物体遮挡而导致的变化，就会产生电压闪变问题，这将对光伏电站系统造成很大损耗。

电压闪变是影响电能质量非常重要的因素。

通常情况下，辐照度恒定时对电网电压的影响较小。

当辐照度越大，光伏阵列输出功率越大，对电网电压闪变的影响也越大；而辐照度变化程度越大，输出功率越大，对电网电压的影响也越大。

为解决电压暂降问题，可以使用仿真软件进行建模，以找出原因。

若并网点的电容量不足，可以通过适当增加电容量来减少故障频率[6]。

此外，还可以采用传统的电能质量监测方法，通过对电网进行统一调节，平衡有功和无功，对电能质量进行控制。

另外，由于原来的配电系统由供电部门统一管理，原配电网是一个无源的放射性电网，其中的信息采集和操作开关相对简单。

但光伏发电系统的加入使得操作变得复杂。

因此，电网应该采用远程监控系统对光伏发电情况进行实时远程监控，以更好地掌握和控制电源投入和功率流动情况。

五、光伏发电并网未来展望
（一）环境展望
世界范围内的三大化石能源储量正在不断地枯竭，人类正在面临严重的能源危机。

因此，为了能够保证人类的电能供应，也为了更好地保护环境，各国都在大力发展研究清洁的可再生能源，以改变国家的能源结构。

与水电、风电以及核电等清洁能源相比，太阳能发电的优势更加明显。

此外，太阳辐射能也是一种取之不尽的能源，由此可见发展光伏发电已是大势所趋。

由于我国光伏发电技术发展较晚且目前尚未掌握核心技术，再加上我国缺少相应的先进装备设施，这对我国未来的光伏发电行业造成了一定的阻碍。

为了能够促进国内光伏产业的蓬勃发展，我国推出了一系列的包括税收在内的优惠政策，再加上国家给予的资金支持，希望能够促进国内光伏发电企业的发展，推动光伏发电企业取得技术突破。

不过，由于光伏发电行业的市场竞争激烈，目前我国又尚未掌握核心元器件技术，很多西方国家还对我国
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部分光伏发电企业进行技术封锁，阻止我国光伏发电企业进行技术研究，这在一定程度上阻碍了我国光伏发电行业的进一步发展。

不过相信在国家的大力支持下，我国光伏发电行业未来一定能够取得技术上的进步，并得到更大的发展。

因此，在国内一些阳光比较充足的地区，应该大力开展光伏发电，不断地积累技术和经验，再加上国家政策上的扶持，相信我国光伏发电产业能够在未来取得更大的进步。

（二）发展展望
目前我国大部分光伏发电产业基本上都是使用太阳能进行发电，这种方式相较于使用传统能源而言对环境有更好的保护作用。

在国内大规模开展光伏发电，除了能够保护生态环境之外，更加有利于实现国家可持续性发展的战略。

传统上的火力发电通常依靠燃烧煤炭来产生电能，在燃烧的过程中会对环境产生非常大的污染，排放的有毒气体对空气质量影响非常大。

而光伏发电则是利用清洁的太阳能，需要投入的资金较少，不需要占用过多的土地资源，并且不会发生资源枯竭的现象。

因此，在未来光伏发电有着很大的发展空间。

加上现如今我国正在推动光伏发电并网项目的扩大实施，说明光伏发电在未来将被更加重视。

另一方面，近些年来随着科学技术的不断发展，我国在光伏发电系统方面已经取得了一些技术上的进步。

不过，在控制切换光伏发电系统方面还有待提高。

为了在未来让普通用户也能够使用光伏发电系统，必然需要提高光伏发电技术，全面地对光伏发电系统进行控制。

另外，还需要解决好光伏发电系统的切换问题。

光伏发电是目前最适应我国国情的发电技术，具备很多的优点。

不过，与此同时也存在一些不足，比如价格昂贵、投资风险大、影响因素多且不稳定等。

这些都是目前光伏发电存在的主要问题。

相信随着科学技术的不断发展，光伏发电系统会越来越完善，也必将走入千家万户，并更好地服务于人民。

（三）技术展望
目前我国已经进入了光伏发电的时代，可以并网的电站包括大、中、小三类光伏电站。

光伏发电的原理其实就是将太阳能通过光伏设备的操作转换为直流电，然后通过逆变器可以将直流电转变成为能够并网的交流电。

现如今，我国的光伏发电技术得到了一定程度上的发展，具体表现主要是：一是太阳能发电设备的装机容量在不断提升；二是随着市场需求量的不断增加，太阳能发电设备的价格在持续降低；三是由于技术的提升，太阳能发电设备的使用寿命得到延长；四是越来越多的企业开始使用光伏发电系统。

另一方面，在光伏发电公司未来的经营发展中，可以将先进的发电技术用于公司的生产与经营，并且可以使用更大功率的并网逆变器开展发电作业。

但是光伏发电公司在使用大功率发电技术进行发电作业的时候，一定要保证周围的光照强度与温度符合相关设备的规定要求，因为大功率发电技术设备对外界的光照和温度有着严格的要求且非常敏感。

同时，光伏发电公司可以利用先进的计算机技术对发电系统进行全面监控，控制设备进行实验测试，寻找其中的最佳光照强度和最大功率，进而实现各种设备之间的高效连接，将优质的电流输送到国家电网系统中。

技术人员应该根据不同设备的情况灵活运用不同的并网逆变器相关控制技术，以保证技术手段能够控制和调整设备。

近些年，随着我国科学技术的不断发展与进步，部分光伏发电公司已经能够通过并网控制器控制整个发电网络系统，并且随着并网逆变器不断的升级，更加先进的逆变器能够直接控制发电电流，从而确保电力输送网络系统的安全性。

六、结束语
随着全球气候变暖，人们必然会减少对传统能源的使用。

作为清洁能源的太阳能将成为未来主流能源之一，相关部门应该给予太阳能足够的重视，并加大相关技术研发力度，增加资金投入支持，这样才能使得光伏发电并网技术获得进一步发展。

作者单位：吴祥康 闽侯县节能监察（监测）中心
参 考 文 献
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[2]乔启凡.分布式光伏发电并网对配电网的影响及对策[J].光源与照明,2023(02):106-108.
[3]刘成,王焕忠,温纪营等.基于碳中和目标的分布式光伏发电并网消纳控制研究[J].工业加
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[4]石涛,李国银,蔡维等.基于Simulink的光伏发电Boost三相逆变并网系统的研究[J].电子
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[5]桂小智,蒙天赐,潘本仁等.基于模型识别相关性的光伏发电并网联络线纵联保护[J].电网
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