太陽能并網(wǎng)運(yùn)行光伏系統(tǒng)

并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)是與電網(wǎng)相連,并向電網(wǎng)饋送電能的光伏發(fā)電系統(tǒng)。可分為集中式大型聯(lián)網(wǎng)光伏系統(tǒng)和分散式小型聯(lián)網(wǎng)光伏系統(tǒng)。系統(tǒng)主要由太陽能電池方陣、聯(lián)網(wǎng)逆變器和控制器三大部分組成。

利用蓄電池和太陽能電池構(gòu)成獨(dú)立的供電系統(tǒng)來向負(fù)載提供電能,當(dāng)太陽能電池輸出電能不能滿足負(fù)載要求時,由蓄電池來進(jìn)行補(bǔ)充，而當(dāng)其輸出的功率超出負(fù)載需求時，將電能儲存在蓄電池中；將太陽能電池控制系統(tǒng)和電網(wǎng)并聯(lián)，當(dāng)太陽能電池輸出電能不能滿足負(fù)載要求時，由電網(wǎng)來進(jìn)行補(bǔ)充；而當(dāng)其輸出的功率超出負(fù)載需求時，將電能輸送到電網(wǎng)中。

下圖是一個太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)示意圖，該系統(tǒng)由太陽能、光伏陣列、雙向直流變換器、蓄電池或超級電容和并網(wǎng)逆變器構(gòu)成。

--太陽能并網(wǎng)運(yùn)行光伏系統(tǒng)分類

根據(jù)聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)是否允許通過供電區(qū)變壓器向主電網(wǎng)饋電可分為：可逆流和不可逆流聯(lián)網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)。可逆流系統(tǒng)是在光伏系統(tǒng)產(chǎn)生剩余電力時將該電能送入電網(wǎng)，由于同電網(wǎng)的供電方向相反，故稱為逆流；當(dāng)光伏系統(tǒng)電力不夠時，則由電網(wǎng)供電。不可逆流系統(tǒng)是指不會出現(xiàn)光伏系統(tǒng)向電網(wǎng)輸電的情況，當(dāng)光伏系統(tǒng)由于某種特殊原因產(chǎn)生剩余電能時，通過某種手段加以處理或放棄。

根據(jù)聯(lián)網(wǎng)光伏系統(tǒng)是否配置貯能裝置，分為有貯能裝置和無貯能裝置聯(lián)網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)。配置少量蓄電池的系統(tǒng)，稱為有貯能系統(tǒng)。不配置蓄電池的系統(tǒng)，稱為無貯能系統(tǒng)。有貯能系統(tǒng)主動性較強(qiáng)，當(dāng)出現(xiàn)電網(wǎng)限電、掉電、停電等情況時仍可正常供電。

--逆變器

逆變器是將直流電變換成交流電的設(shè)備。由于太陽能電池和蓄電池發(fā)出的是直流電，當(dāng)負(fù)載是交流負(fù)載時，逆變器是不可缺少的。逆變器按運(yùn)行方式，可分為獨(dú)立運(yùn)行逆變器和并網(wǎng)逆變器。

獨(dú)立運(yùn)行逆變器用于獨(dú)立運(yùn)行的太陽能電池發(fā)電系統(tǒng)，為獨(dú)立負(fù)載供電。并網(wǎng)逆變器用于并網(wǎng)運(yùn)行的太陽能電池發(fā)電系統(tǒng)，將發(fā)出的電能饋入電網(wǎng)。

太陽能光伏發(fā)電主要技術(shù)進(jìn)展

太陽能光伏發(fā)電技術(shù)主要涉及太陽能電池、電源轉(zhuǎn)換（逆變器、充電器）、控制系統(tǒng)、儲能系統(tǒng)、并網(wǎng)技術(shù)等領(lǐng)域。

--太陽能電池

太陽能電池主要有以下幾種類型：單晶硅太陽能電池、多晶硅太陽能電池、非晶硅太陽能電池、碲化鎘電池、銅銦硒電池等。

各類電池主要性能如下表所示：

目前，薄膜電池的轉(zhuǎn)換效率達(dá)到6%～8%，近兩年內(nèi)可達(dá)到10%～12%，五年內(nèi)有望達(dá)到18%，其功率衰退問題也已解決。薄膜電池對弱光的轉(zhuǎn)化率十分高，即使在陰天照樣能夠發(fā)電。其技術(shù)正在成為太陽能電池主流技術(shù)，與晶體硅太陽能電池技術(shù)并駕齊驅(qū)。

--逆變器及控制系統(tǒng)

逆變器是一種電源轉(zhuǎn)換裝置，太陽能逆變器的作用是將太陽能電池產(chǎn)生的DC電壓轉(zhuǎn)換成為電網(wǎng)兼容的AC輸出。太陽能發(fā)電系統(tǒng)對逆變器的主要要求是可靠、效率高、波形畸變小、功率因數(shù)高。對逆變器的性能的各種要求如下表：

--并網(wǎng)技術(shù)

國際上并網(wǎng)光伏發(fā)電有兩種應(yīng)用方式：一種是在城鎮(zhèn)的建筑屋頂或其它空地上建設(shè)，和低壓配電網(wǎng)并聯(lián)，光伏電站發(fā)出的電力直接被用戶消耗，多余部分輸送到電網(wǎng)；另一種是在荒漠建設(shè)，和高壓輸電網(wǎng)并聯(lián)，通過輸電網(wǎng)輸送，降壓后再供給用電負(fù)載。

   光伏與建筑相結(jié)合的系統(tǒng)（BIPV）是一種先進(jìn)、有潛力的高科技綠色節(jié)能建筑發(fā)電系統(tǒng)。

    BIPV系統(tǒng)也是目前上大規(guī)模利用光伏技術(shù)發(fā)電的重要市場，BIPV是光伏并網(wǎng)一種重要的應(yīng)用形式，主要在城鎮(zhèn)安裝光伏電站，它是我國未來光伏發(fā)電的主要發(fā)展方向之一，我國目前已建成1MWp BIPV低壓并網(wǎng)光伏電站，已經(jīng)初步掌握了低壓配電網(wǎng)并聯(lián)的大型太陽光伏電站系統(tǒng)集成技術(shù)，但在關(guān)鍵設(shè)備及大容量光伏電站接入低壓電網(wǎng)后對電網(wǎng)的影響等方面還有待深如研究。

--跟蹤式光伏發(fā)電技術(shù)

太陽能跟蹤系統(tǒng)有效解決了太陽能光能利用效果*佳化的問題，太陽能跟蹤系統(tǒng)能夠保持太陽能電池板隨時正對太陽，使太陽光的光線隨時垂直照射太陽能電池板，國外的研究顯示單軸跟蹤系統(tǒng)可以提高發(fā)電量20%以上，而雙軸跟蹤系統(tǒng)則可以將發(fā)電量提高40%之多。跟蹤控制技術(shù)現(xiàn)在已經(jīng)非常成熟，例如：2006年德國建成的當(dāng)時上*大的光伏并網(wǎng)電站，總?cè)萘繛?2MWp，全部采用雙軸跟蹤的安裝方式；此外西班牙、葡萄牙等國也在建設(shè)上百兆瓦的跟蹤光伏電站。我國目前尚未建成帶有光伏陣列跟蹤系統(tǒng)的并網(wǎng)光伏電站。中科院電工所2006年10月底在西藏羊八井建成我國*座具有多種跟蹤方式的光伏示范電站，總?cè)萘繛?3.2kWp，目前處于試運(yùn)行階段。